Laboratori di Fisica Moderna Febbraio 2023

Laboratori di Fisica Moderna Febbraio 2023

Laboratori di Fisica Moderna Febbraio 2023

Il Laboratorio di Fisica Moderna è dedicato agli allievi delle classi quinte della Scuola Secondaria Superiore e ha l’obiettivo di avvicinarli alla fisica moderna e metterli in contatto con alcune recenti tematiche di fisica.

Il Laboratorio è articolato in diverse attività, che vengono presentate in calce.

Modalità di svolgimento

Ciascuna attività è legata a una tematica, si svolge nell’arco di un pomeriggio e può essere seguita indicativamente dal numero di studenti, riportato in calce per ogni attività. I ricercatori che seguono gli studenti partono dalla spiegazione teorica dei concetti fondamentali per la comprensione dello specifico argomento e proseguono descrivendo la procedura dell’esperienza di laboratorio. A seguito dell’esperienza laboratoriale, l’attività procede con l’analisi e l’interpretazione dei dati raccolti.

Periodo e luogo di svolgimento

Le attività si articolano in due appuntamenti per ognuna nei giorni 7, 9, 14 e 16 Febbraio in orario pomeridiano (dalle 15:00 alle 18:00) presso il Dipartimento di Fisica e Scienze delle Terra dell’Università di Ferrara.

Modalità di iscrizione alle singole attività

I docenti possono iscrivere i propri studenti, comunicando entro le festività natalizie al referente dell’attività, Prof. Giuseppe Ciullo (cllgpp@unife.it), le seguenti informazioni:

  •  nominativi degli alunni interessati;
  •  giorno/i di indisponibilità degli alunni stessi 
  •  due preferenze, in ordine di priorità, relativamente alle tematiche di interesse 
  • invio, con ampio anticipo, via email (sempre a cllgpp@unife.it), rispetto alle date dell’evento, degli attestati di:
    1. formazione generali dei lavoratori (4h)
    2. formazione specifica rischio basso (4h)

Verifica del Principio di Indeterminazione di Heisenberg

Verifica del Principio di Indeterminazione di Heisenberg

Gli studenti svolgeranno un’esperienza finalizzata alla verifica del principio di indeterminazione di Heisenberg. Nel laboratorio di ottica, tramite l’utilizzo di un laser e di una fenditura regolabile, interpreteranno le figure di diffrazione in termini del dualismo onda-corpuscolo della radiazione elettromagnetica. Per la verifica del principio di indeterminazione l’esperienza si propone di misurare le incertezze sulla posizione e sulla velocità trasversali del fascio laser. Gli studenti saranno guidati nelle operazioni di calibrazione degli strumenti, nell’esecuzione delle misure e nell’elaborazione dati.

Capienza massima: 8 studenti

Come vedere la radioattività

Come vedere la radioattività

Dalla sua scoperta la radioattività e i processi a essa correlati hanno assunto un ruolo sempre maggiore in molti campi della ricerca scientifica (fisica, medicina, biologia, ecc.), ma anche nell’arte e nello sviluppo tecnologico.

Questo laboratorio vi insegnerà a distinguere i diversi tipi di radiazioni e le loro caratteristiche principali, e a riconoscere alcuni esempi di situazioni quotidiane in cui la radiazione entra maggiormente in gioco.

Dopo un’introduzione generale sul tema, inizierete un’esperienza all’interno dei laboratori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra (UniFE), nel corso della quale utilizzerete un innovativo rivelatore a pixel di ultima generazione sviluppato al CERN di Ginevra. Questo rivelatore permetterà di “vedere” con i vostri occhi, come i vari tipi di radiazione interagiscono diversamente con la materia, vi consentirà di identificarle e capire come poterle assorbire e fermare.

Capienza massima: 4 studenti

Nanostrutture di semiconduttori

Nanostrutture di semiconduttori

Lo studente sarà guidato partendo dalle sue conoscenze di base di fisica moderna fino a poter comprendere i concetti fondamentali della teoria dei livelli elettronici nei solidi cristallini. Poi faremo una breve descrizione delle proprietà delle nano strutture (grani) di semiconduttori. In seguito verranno eseguite esperienze di misure elettriche sui sensori con vari gas ed una misura della barriera di potenziale tra grano e grano. Poi illustreremo il funzionamento di alcuni dispositivi realizzati presso il nostro laboratorio per le misure di inquinanti atmosferici in campo e per l’analisi del respiro di soggetti sani e malati.

Capienza massima: 4 studenti

Alla scoperta della radioattività che ci circonda

Alla scoperta della radioattività che ci circonda

Nell’opinione pubblica la parola radioattività assume spesso un’accezione negativa: ci si dimentica che essa è un fenomeno fisico naturale, le cui applicazioni tecnologiche hanno portato a straordinari miglioramenti della qualità della vita dell’umanità.

 In questo seminario la radioattività sarà raccontata con gli occhi degli scienziati, da sempre affascinati da questo fenomeno fisico. 

Durante questa attività gli studenti saranno accompagnati nella comprensione di uno dei fenomeni più affascinanti della fisica nucleare e realizzeranno in prima persona una misura di radioattività naturale impiegando uno spettrometro gamma a scintillazione connesso ad un tablet.

Capienza massima: 8 studenti

Laboratorio di Cosmologia

Laboratorio di Cosmologia

Lo stage mira a fornire agli studenti alcune nozioni di base di cosmologia, con enfasi sulla radiazione cosmica di fondo. Si tratta di una radiazione elettromagnetica nella banda delle microonde, prodotta dopo il Big Bang. Essa permea l'Universo e, quindi, ci appare provenire da ogni direzione. Alle lezioni teoriche saranno affiancate esercitazioni pratiche nelle quali gli studenti saranno chiamati in prima persona (con la supervisione di tutor) ad analizzare i dati del satellite Planck dell’ESA, con lo scopo di vincolare alcune proprietà del modello cosmologico standard.

Capienza massima: 8 studenti

Laboratorio di lenti gravitazionali

Laboratorio di lenti gravitazionali

L’astrofisica è la parte della Fisica che si occupa dello studio della struttura, dell’evoluzione dell’Universo e delle sorgenti cosmiche. Secondo la teoria di Einstein, la forza di gravità è la manifestazione della forma dello spazio-tempo. In quest’attività introdurremo il concetto di spazio-tempo dinamico modellato dalle masse dell’Universo, illustrando in modo particolare il fenomeno delle lenti gravitazionali, ovvero la deviazione della luce per effetto della presenza di oggetti massivi, fenomeno fondamentale in astrofisica e cosmologia per le sue numerose applicazioni.

Con l’utilizzo di un laboratorio didattico, si sfrutta un’efficace analogia con l’ottica geometrica per introdurre i concetti basilari del lensing gravitazionale. Successivamente si utilizzerà un software che permette di simulare diversi eventi di lensing attorno a  una galassia osservata dal telescopio spaziale Hubble; infine si effettuerà una misura della massa di tale galassia, sia tramite lensing, sia tramite la luce emessa dalla galassia stessa, mostrando il noto problema della "massa mancante" legato alla presenza della dark matter.

Capienza massima: 8 studenti

Laboratorio dei Raggi X e Gamma

 

Laboratorio dei Raggi X e Gamma

Dallo spazio riceviamo tantissimi segnali di ogni tipo: luce visibile, onde radio, onde gravitazionali ed altro ancora. Tra tutti questi segnali sono inclusi anche raggi X e Gamma, che arrivano sulla Terra in gran quantità e portano informazioni direttamente dagli eventi più estremi dell'Universo (supernove, buchi neri in accrescimento e altri ancora).

 In quest’attività di laboratorio ci concentreremo sulle tecnologie presenti e future che vengono utilizzate per studiare il cielo delle alte energie, concentrandoci in particolare sulle lenti di Laue: lenti costruite da tessere di cristalli che possono essere usate come telescopi per raggi X e Gamma. 

In laboratorio, andremo a testare la legge di Bragg, che regola la diffrazione dei raggi X in materiali cristallini, fondamentale legge fisica su cui sono basati questi particolari strumenti astrofisici.

Capienza massima: 4 studenti

Le radiazioni in Medicina: raggi X e diagnostica per immagini

 Le radiazioni in Medicina: raggi X e diagnostica per immagini

Questo percorso di Fisica Medica tratterà dei principi fisici e della tecnologia alla base della diagnostica per immagini con raggi X. Dopo una breve introduzione teorica, sarà svolta un’attività di laboratorio, che permetterà agli studenti di sperimentare in prima persona l'utilizzo di un sistema di radiografia digitale. L’attività permetterà di affrontare alcuni aspetti riguardo ai concetti di radiazione ionizzante, tecniche di produzione dei raggi X e interazione radiazione-materia. Questo renderà possibile comprendere e sperimentare quali sono i fenomeni coinvolti nel processo di formazione dell’immagine radiografica.

Sulla base di quanto imparato dalle attività sperimentali saranno brevemente discusse le applicazioni e limiti della diagnostica con raggi X in ambito clinico.

Capienza massima: 4 studenti

Ultrasuoni ed Ecografia - Laboratorio di Ecofluidodinamica

Ultrasuoni ed Ecografia - Laboratorio di Ecofluidodinamica

L’esperienza inizierà con una parte introduttiva sulla fisica degli ultrasuoni ed in particolare sui principi di funzionamento dei trasduttori piezoelettrici. L'attività proseguirà con alcune prove pratiche svolte dagli studenti tra cui l'utilizzo della macchina per ultrasuoni. Utilizzando un apparato che permette di riprodurre la circolazione sanguigna in carotide e giugulare, saranno effettuate indagini  ecografiche per misurare il flusso tramite acquisizione di profili  Doppler ed immagini Brightness-Mode.

Capienza massima: 4 studenti

Studio dell'Effetto Fotoelettrico nei Semiconduttori

Studio dell'Effetto Fotoelettrico nei Semiconduttori

Gli studenti svolgeranno un'esperienza finalizzata all'osservazione dell'effetto fotoelettrico nei materiali semiconduttori. Verrà loro descritto come sono organizzati i livelli energetici degli elettroni all'interno dei solidi cristallini, in generale, soffermandosi poi sul caso particolare dei semiconduttori; fatto questo si passerà a descrivere come avvenga l'interazione tra la luce ed il materiale di tipo semiconduttore, interazione che è alla base del principio di funzionamento delle celle fotovoltaiche. 

In seguito, si svolgeranno misure di corrente generata da celle fotovoltaiche costruite usando diversi materiali di tipo semiconduttore, per osservare come la differente struttura microscopica dei livelli elettronici di ciascun semiconduttore influenzi la risposta macroscopica della cella.

Capienza massima: 4 studenti