100 anni di Superconduttività e oltre
Marina Putti
Professoressa ordinaria
La superconduttività è il fenomeno per cui, al di sotto di una determinata temperatura, alcuni materiali perdono la propria resistenza elettrica e possono quindi trasportare corrente senza dissipazione. A più di un secolo dalla scoperta del fenomeno, avvenuta nel 1911 con gli esperimenti di Kamerlingh Onnes, la ricerca continua a studiare nuovi materiali, i meccanismi microscopici responsabili della superconduttività e le loro possibili applicazioni.
Il seminario ripercorre lo sviluppo della superconduttività, ne introduce le proprietà fondamentali e presenta alcuni dei materiali più importanti, discutendo sia le applicazioni già disponibili sia la ricerca verso materiali capaci di funzionare a temperature sempre più elevate.
Durata: 50 minuti
Aria, clima e ... fisica
Paolo Prati
Professore ordinario
L'inquinamento atmosferico costituisce un problema sia per la salute sia per il clima. Studiare questi fenomeni richiede tecniche di misura avanzate e modelli di calcolo capaci di descrivere un sistema complesso come l'atmosfera.
Il seminario si concentra in particolare sulle polveri sottili, spiegando che cosa sono, come vengono misurate e quale ruolo possono avere nei fenomeni atmosferici e climatici.
Durata: 50 minuti
Ascoltare la gravità
Pierantonio Zanghì
Professore ordinario
Il seminario propone un'introduzione alla gravitazione, partendo dalle idee della fisica antica e dalla teoria di Newton per arrivare alla relatività generale di Einstein e alle onde gravitazionali.
Il percorso è prevalentemente concettuale e non richiede formule matematiche. Viene inoltre illustrato il principio degli interferometri che hanno permesso, nel 2015, la prima osservazione diretta delle onde gravitazionali generate dalla fusione di due buchi neri.
Durata: 50 minuti
Da Democrito a Higgs: atomi e particelle
Marco Pallavicini
Professore ordinario
I concetti di atomo e di vuoto accompagnano il pensiero scientifico fin dall'antichità. Il seminario segue l'evoluzione di queste idee da Democrito fino alla fisica moderna delle particelle elementari.
Il percorso arriva alle ricerche contemporanee sul bosone di Higgs, sulla materia oscura e sui costituenti fondamentali dell'Universo, mostrando come domande formulate più di duemila anni fa continuino a essere centrali nella fisica attuale.
Durata: 50 minuti
Energia dal Sole: dagli specchi ustori al fotovoltaico
Francesco Buatier de Mongeot
L'energia solare che raggiunge la Terra è enormemente superiore al consumo energetico globale. La possibilità di raccoglierla e convertirla in modo efficiente rappresenta quindi uno dei temi centrali nello sviluppo delle fonti energetiche rinnovabili.
Il seminario parte dai primi sistemi di concentrazione della radiazione solare e arriva alle moderne celle fotovoltaiche. Vengono presentati i principi fisici che permettono di trasformare direttamente la luce in energia elettrica e i principali fattori che limitano l'efficienza dei dispositivi.
Durata: 50 minuti
Il computer quantistico: fra promesse e realtà
Dario Ferraro
Professore associato
I computer quantistici vengono spesso presentati come macchine destinate a rivoluzionare l'informatica. Il seminario chiarisce che cosa sia realmente un computer quantistico, su quali principi fisici funzioni e quali problemi possa affrontare in maniera diversa rispetto a un computer tradizionale.
Particolare attenzione viene dedicata alla distinzione tra le prospettive concrete offerte dalla tecnologia e le aspettative spesso eccessive associate agli annunci industriali e mediatici.
Durata: 50 minuti
Il Sole sottoterra
Paolo Prati
Professore ordinario
Le stelle producono energia attraverso reazioni nucleari estremamente rare. Proprio la loro bassa probabilità permette alle stelle di vivere per miliardi di anni e rende possibile l'evoluzione di sistemi planetari e biologici.
Nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso è possibile studiare alcune di queste reazioni utilizzando acceleratori di particelle collocati in ambiente sotterraneo, dove il rumore prodotto dalla radiazione cosmica è fortemente ridotto. Il seminario mostra come esperimenti di questo tipo permettano di comprendere meglio il funzionamento del Sole e delle altre stelle.
Durata: 50 minuti
Internet of Things e Energy Harvesting
Corrado Boragno
Professore associato
L'Internet of Things prevede reti costituite da grandi quantità di sensori capaci di raccogliere dati, comunicare tra loro e inviare informazioni a sistemi di elaborazione. Alimentare un numero così elevato di dispositivi con cavi o batterie può però risultare poco pratico, soprattutto quando i sensori sono installati in luoghi difficili da raggiungere.
L'energy harvesting permette di recuperare energia già presente nell'ambiente e convertirla in elettricità per alimentare i sensori. Il seminario introduce diverse tecniche di raccolta dell'energia e alcune applicazioni già operative.
Durata: 50 minuti
L'origine dell'Universo fra equilibri e disequilibri
Marco Pallavicini
Professore ordinario
Nel corso della propria evoluzione l'Universo ha attraversato periodi molto diversi, alternando condizioni vicine all'equilibrio a fasi di forte cambiamento che hanno determinato la formazione delle strutture cosmiche e, infine, le condizioni necessarie alla nostra esistenza.
Il seminario ripercorre le principali tappe della storia cosmica, dall'Universo primordiale fino alla situazione osservata oggi.
Durata: 50 minuti
L'Universo Oscuro
Le osservazioni astronomiche indicano che la materia ordinaria costituisce soltanto una piccola parte del contenuto complessivo dell'Universo. Il comportamento delle galassie, degli ammassi e dell'espansione cosmica suggerisce infatti la presenza di materia oscura e di una componente associata all'accelerazione dell'espansione, normalmente chiamata energia oscura.
Il seminario introduce le principali evidenze sperimentali che hanno portato a questo quadro e descrive le domande ancora aperte sulla natura della parte invisibile dell'Universo.
Durata: 50 minuti
La freccia del tempo
Pierantonio Zanghì
Professore ordinario
Nell'esperienza quotidiana molti fenomeni avvengono spontaneamente in una sola direzione: il calore passa da un corpo caldo a uno freddo, una frittata non torna spontaneamente a essere un uovo e le onde prodotte sulla superficie dell'acqua si allontanano dal punto in cui sono state generate.
Le leggi fondamentali che descrivono il mondo microscopico, invece, spesso non distinguono nello stesso modo tra passato e futuro. Il seminario affronta questa apparente contraddizione e introduce il problema fisico dell'origine della freccia del tempo.
Durata: 50 minuti
La seconda rivoluzione quantistica
Dario Ferraro
Professore associato
Gli esperimenti sull'entanglement quantistico, premiati anche con il Nobel per la Fisica 2022, hanno trasformato alcuni degli aspetti più sorprendenti della meccanica quantistica da questioni fondamentali a possibili risorse tecnologiche.
Il seminario introduce il concetto di entanglement, le disuguaglianze di Bell e il passaggio dalla nascita della meccanica quantistica alle moderne tecnologie dell'informazione quantistica, comprese le applicazioni alla comunicazione sicura e all'elaborazione dell'informazione.
Durata: 50 minuti
Le particelle elementari
Silvano Tosi
Professore associato
Il seminario è dedicato ai costituenti fondamentali della materia e alle particelle attraverso cui descriviamo le interazioni fondamentali della natura.
Durata: 50 minuti
Luce aggrovigliata
Nel mondo quantistico due particelle possono trovarsi in uno stato correlato in modo tale che non sia possibile descrivere completamente una delle due indipendentemente dall'altra. Questo fenomeno, chiamato entanglement, mette in discussione l'intuizione costruita sull'esperienza del mondo macroscopico.
Il seminario utilizza in particolare i fotoni per introdurre queste correlazioni, gli esperimenti che hanno verificato le previsioni della meccanica quantistica e le possibili applicazioni in settori quali crittografia e informazione quantistica.
Durata: 50 minuti
Miracolo a via Panisperna
Nadia Robotti
Professoressa a contratto
Nel 1934 Enrico Fermi scoprì la radioattività indotta da neutroni e, poco dopo, l'importanza del rallentamento dei neutroni nell'aumentare l'efficacia di alcuni processi nucleari. Queste ricerche contribuirono all'assegnazione a Fermi del Premio Nobel per la Fisica nel 1938.
Il seminario ricostruisce quel periodo attraverso documenti storici, tra cui un quaderno di laboratorio attribuito a Fermi e relativo ai mesi decisivi della scoperta. Le annotazioni consentono di seguire da vicino il metodo di lavoro e la nascita del celebre gruppo di via Panisperna.
Durata: 50 minuti
Nanofibre proteiche: dalle patologie ai materiali funzionali
Annalisa Relini
Professoressa associata
Le fibrille amiloidi sono aggregati proteici filamentosi associati ad alcune gravi patologie, tra cui la malattia di Alzheimer. Strutture dello stesso tipo possono però anche svolgere funzioni biologiche utili.
Il seminario mostra come le tecniche della biofisica permettano di studiare le loro proprietà strutturali e fisiche e come le conoscenze ottenute possano essere utilizzate non soltanto per comprenderne la formazione in natura, ma anche per progettare nuovi materiali funzionali.
Durata: 50 minuti
Nanomateriali: un’arma contro le malattie o un rischio per la salute? Le risposte della biofisica
Giulia Rossi
Professoressa associata
I nanomateriali possiedono proprietà che possono essere sfruttate in campo biomedico, per esempio per trasportare farmaci verso specifiche cellule o per colpire selettivamente tessuti malati.
Le stesse caratteristiche che rendono queste strutture interessanti possono però sollevare interrogativi sulla loro possibile tossicità. Il seminario illustra come la biofisica affronti il problema combinando esperimenti di microscopia e simulazioni molecolari al computer.
Durata: 50 minuti
Nanoparticelle: giochi di simmetria alla nanoscala
Quando la materia viene organizzata in strutture di dimensioni nanometriche, forma, dimensione e simmetria possono modificare profondamente le sue proprietà fisiche. Nanoparticelle costituite dallo stesso materiale possono quindi presentare caratteristiche differenti a seconda della geometria con cui gli atomi si organizzano.
Il seminario introduce il ruolo della simmetria nello studio delle nanoparticelle e mostra come la struttura alla nanoscala possa determinare proprietà utili nella fisica dei materiali e nelle nanotecnologie.
Durata: 50 minuti
Particelle elementari e interazioni fondamentali: questioni risolte e misteri aperti
Carla Biggio
Professoressa associata
La materia e le interazioni tra le particelle elementari sono descritte con grande precisione dal Modello Standard, la teoria sviluppata nel Novecento e sottoposta nel tempo a numerose verifiche sperimentali.
Nonostante i suoi successi, il Modello Standard non fornisce una spiegazione completa di tutti i fenomeni osservati. Il seminario presenta le principali particelle elementari, il modo in cui interagiscono, gli esperimenti utilizzati per studiarle e alcuni dei problemi ancora aperti, illustrando sia le ricerche teoriche sia quelle sperimentali dedicate alla fisica oltre il Modello Standard.
Durata: 50 minuti
Pianeti in altri sistemi stellari
Silvano Tosi
Professore associato
Il seminario è dedicato ai pianeti che orbitano attorno a stelle diverse dal Sole e alle tecniche utilizzate per individuare e studiare questi sistemi planetari.
Le osservazioni degli esopianeti permettono di confrontare il Sistema Solare con una grande varietà di sistemi diversi e offrono nuove informazioni sui meccanismi di formazione ed evoluzione dei pianeti.
Durata: 50 minuti
Prego, si accomodi Mr.Feynman!
Alberto Diaspro
Professore ordinario
Il seminario prende spunto dalla celebre lezione tenuta da Richard Feynman al Caltech nel 1959, spesso considerata una delle intuizioni precorritrici delle moderne nanotecnologie.
Il percorso collega curiosità scientifica, intuizione, verifica sperimentale e conoscenza multidisciplinare. Atomi, DNA, grafene, microscopia avanzata, robotica soffice e intelligenza artificiale vengono utilizzati come esempi di un panorama in cui lo studio della natura conduce continuamente a nuovi dispositivi e nuove tecnologie.
Testi di riferimento
- Richard P. Feynman, Il piacere di scoprire, Adelphi, 2002.
- Paul A. Dirac, La bellezza come metodo, Raffaello Cortina, 2019.
Durata: 50 minuti
Quello che gli occhi non vedono
Alberto Diaspro
Professore ordinario
Dall'invenzione del microscopio nel Seicento, l'uso della luce e delle lenti ha progressivamente esteso la capacità umana di osservare strutture troppo piccole o trasparenti per essere viste direttamente.
Il seminario ripercorre questa evoluzione fino alle moderne tecniche di microscopia ottica e super-risoluzione, capaci di superare limiti che per molto tempo sembravano insormontabili. Il viaggio conduce all'osservazione di DNA, proteine e strutture cellulari e alle applicazioni nello studio di infezioni, tumori e malattie neurodegenerative.
Durata: 50 minuti
Un viaggio nel mondo quantistico
Pierantonio Zanghì
Professore ordinario
La meccanica quantistica è una delle principali conquiste scientifiche del Novecento. Le sue leggi descrivono il comportamento della materia alla scala atomica e subatomica, ma i loro effetti emergono anche in molti fenomeni macroscopici.
Dalla struttura dei cristalli alla superconduttività, dai fluidi a basse temperature agli spettri della luce, dalle reazioni nel Sole alle nanotecnologie, gran parte della fisica moderna dipende dai principi quantistici. Il seminario fornisce gli strumenti concettuali necessari per compiere i primi passi in questo mondo.
Durata: 50 minuti