Lezioni

10:10 -11:30	Introduzione alla fisica delle particelle elementari: alla frontiera della conoscenza e della tecnologia – Matteo Palutan (INFN-LNF) Il Modello Standard delle particelle elementari rappresenta ad oggi la migliore comprensione che abbiamo dei costituenti elementari della materia e delle loro interazioni. Gli ultimi cinquant’anni sono stati un’appassionante avventura scientifica, i cui risultati hanno posto le basi per una solida verifica sperimentale di questa teoria. Cio’ nonostante, sono moltissime le domande rimaste senza risposta, e che richiedono un salto nella teoria stessa, negli esperimenti e nella tecnologia su cui sono basati. In questo seminario ripercorreremo insieme alcune delle tappe fondamentali di questa costruzione, sottolineandone i successi e gli aspetti incompiuti, dietro i quali si cela forse la rivoluzione scientifica del prossimo futuro.
12:10 – 13:30	L’esperimento ALICE a LHC e il plasma di quark e gluoni – Chiara Oppedisano (INFN-TO) L’esperimento ALICE (A Large Ion Collider) all’LHC (Large Hadron Collider) del CERN studia le collisioni di adroni – protoni e nuclei – accelerati ad energie ultra-relativistiche. In particolare ad ALICE si studiano le collisioni di nuclei contenenti molti neutroni e protoni, ad esempio i nuclei di piombo, per investigare uno stato della materia che era presente nell’Universo primordiale qualche milionesimo di secondo dopo il Big Bang, il Quark Gluon Plasma. In questo plasma i quark e i gluoni sono liberi e non confinati a formare gli adroni come nella materia che ci circonda. Quark liberi non esistono in natura, se non per un brevissimo istante nelle collisioni di nuclei ad alte energie. In alcune delle interazioni tra nuclei di piombo non si forma il Quark Gluon Plasma, ma i nuclei interagiscono elettromagneticamente e questo porta a una modifica delle proprietà del nucleo di piombo. ALICE ha recentemente misurato la produzione di tallio, mercurio e oro in queste interazioni. Insomma…dal Quark Gluon Plasma all’alchimia in una lezione. Tutta questione di interazioni!
14:45 – 15:30	Oltre la barriera: dal tunnel quantistico e il Nobel 2025 alle meraviglie della meccanica quantistica – Catalina Curceanu (INFN-LNF) Oltre la barriera: dal tunnel quantistico e il Nobel 2025 alle meraviglie della meccanica quantistica. Nel 2025 il Premio Nobel per la Fisica è stato assegnato a John Clarke, Michel H. Devoret e John M. Martinis “per la scoperta del fenomeno di tunnel quantistico macroscopico e della quantizzazione dell’energia in un circuito elettrico”. A partire da questo risultato di frontiera come filo conduttore andremo a riscoprire le radici, i concetti chiave e le implicazioni più profonde della meccanica quantistica: dal principio di sovrapposizione, e l’entanglement ai nuovi orizzonti della tecnologia e fisica quantistica. L’obiettivo è duplice: di rendere accessibili alcune delle «meraviglie» che la fisica quantistica ci offre e che hanno cambiato la nostra visione del mondo e dell’Universo e di stimolare la riflessione su come questi risultati si traducano non solo in applicazioni (computer quantistici, sensori ultra-precisi, comunicazione sicura) ma anche in nuovi interrogativi fondamentali: che cosa significa che il mondo macroscopico obbedisca a leggi «quantistiche»? Dove sono, se ci sono, i limiti della misurazione, dell’osservatore e della realtà? Un invito a guardare «oltre la barriera» (metaforica e fisica) del tunnel quantistico, verso un futuro quantistico, profondamente fertile per la scienza, per la tecnologia e per la cultura.
15:30 – 17:00	La Fisica dell’INFN al Servizio della Medicina – Vincenzo Patera (Univ. Roma Sapienza) L’intersezione tra Fisica Nucleare, delle Particelle e la Diagnosi e Terapia Medica rappresenta uno dei campi di maggiore innovazione nella scienza applicata. Sebbene spesso invisibile al paziente, la tecnologia basata sui fenomeni nucleari è una componente cruciale della medicina moderna. Questo seminario esplorerà il ruolo essenziale e dinamico della fisica nucleare all’interno del contesto ospedaliero. Affronteremo questioni fondamentali che collegano la ricerca di base alle applicazioni cliniche: • In che modo le radiazioni emesse dai nuclei instabili facilitano la diagnosi di patologie complesse? • Qual è la funzione dell’antimateria nei moderni metodi di imaging (come la PET)? • Come i decadimenti nucleari e l’uso di fasci di ioni pesanti (adroterapia) possono essere ingegnerizzati per la cura mirata dei tumori, migliorando l’efficacia terapeutica e riducendo il danno ai tessuti sani? Il colloquium mira a svelare questa connessione scientifica, spesso sottovalutata, tra il mondo della ricerca in fisica fondamentale, dove l’INFN ha un ruolo di primo piano, e l’infrastruttura clinica, tracciando un percorso che va dal laboratorio di acceleratori all’erogazione di terapie avanzate nei centri di trattamento oncologico.

14:45 – 16:15

Ai confini della fisica: la gravità quantistica – Giulia Gubitosi (Univ. di Napoli Ferderico II)

La nostra attuale comprensione delle leggi fondamentali che governano la natura si basa su due pilastri, costruiti all’inizio del Novecento: la relatività generale, sviluppata da Einstein, che descrive il comportamento dei corpi su larga scala, e la meccanica quantistica, frutto di uno sforzo corale, che descrive il comportamento del mondo microscopico. Queste due teorie sono state sviluppate grazie ai progressi tecnologici di quel periodo: nuovi tipi di osservazioni sperimentali hanno consentito di esplorare i confini delle teorie note ed evidenziarne i limiti, guidando gli scienziati verso la formulazione di teorie adeguate a descrivere i nuovi fenomeni.

Ciascuna delle due teorie è adatta a descrivere fenomeni ben distinti: per i corpi macroscopici gli effetti dovuti alla meccanica quantistica sono trascurabili, mentre nel mondo microscopico gli effetti della relatività generale sono trascurabili. Questa complementarità è proprio la ragione per cui sappiamo che la relatività generale e la meccanica quantistica hanno dei limiti. Infatti esistono contesti in cui dovemmo applicarle entrambe simultaneamente, per esempio per descrivere i buchi neri o i primi istanti dell’universo, ma ciò non è possibile, perché le due teorie trattano lo spazio ed il tempo in modi incompatibili.

La ricerca in gravità quantistica esplora i confini della fisica conosciuta, con lo scopo di sviluppare una nuova teoria che possa descrivere i contesti in cui è necessario mettere insieme i fenomeni gravitazionali e quelli quantistici. Ciò richiede l’impegno sia di fisici teorici, che tentano di comprendere come risolvere le incompatibilità tra la relatività generale e la meccanica quantistica, sia di fisici sperimentali, i quali sono alla ricerca di nuove osservazioni che ci possano guidare nel definire le proprietà della nuova teoria.

In questa lezione ripercorreremo la storia della ricerca in gravità quantistica, dalle prime proposte teoriche per riconciliare relatività generale e meccanica quantistica, risalenti oramai a novanta anni fa, ai moderni tentativi di individuare indizi sperimentali che ci possano guidare in questa esplorazione di nuovi territori della fisica.

16:30 – 18:00

Campi elettromagnetici e sistema nervoso: sicuri o non sicuri, questo è il dilemma – Claudia Consales (ENEA)

In un mondo in cui siamo sempre più esposti alle radiazioni elettromagnetiche ci si interroga sempre più spesso circa la loro interazione con i sistemi biologici e, quindi, la loro eventuale pericolosità.

In questa presentazione analizzeremo come i campi elettromagnetici interagiscono con il sistema nervoso, esplorandone non solo i potenziali rischi, ma anche il loro utilizzo sempre maggiore in terapie mediche altamente innovative

09:30 – 13:30

Fisica dell’elettrone: lezione interattiva con attività dimostrative – Susanna Bertelli (INFN-LNF)

La lezione propone un’esplorazione interattiva delle proprietà fondamentali dell’elettrone, con l’obiettivo di offrire una panoramica degli esperimenti chiave che hanno contribuito alla comprensione di questa particella. Verrà seguito un approccio storico, volto a contestualizzare le scoperte scientifiche e a valorizzare il contributo di figure emblematiche.

14:45 – 16:00

Le sfide del Quantum Computing – Paolo Cremonesi (Politecnico di Milano)

Il seminario esplora le attività di ricerca svolte in Italia e nel mondo per lo sviluppo del calcolo quantistico, mirate a creare computer dalle prestazioni inimmaginabili, capaci di risolvere problemi finora considerati insormontabili. Il seminario ha l’obiettivo di fornire una visione di alto livello delle tecnologie alla base del Quantum Computing, il suo potenziale e le sue limitazioni.