Incontri di Fisica 2006
INFN - Laboratori Nazionali di Frascati
4 - 6 Ottobre 2006
http://www.lnf.infn.it/edu/incontri/

 


CONTENUTI e BIBLIOGRAFIE
La scienza: capirla tutti per imparare ad usarla

Relatore: Giovanni Anzidei, Ugis

Da pochi anni siamo entrati nel terzo millennio, che raccoglie la difficile eredità dei molti inquietanti interrogativi legati alle nuove scoperte scientifiche, sull'uso che si fa delle nuove tecnologie, sugli effetti che producono nell'ambiente e nella natura. Il XX secolo, appena terminato, ha tracciato un bilancio deludente per il distacco della fiducia dell'opinione pubblica dalla scienza. L'innovazione, la tecnologia, dopo l'entusiasmo e il grande sviluppo che avevano avuto   nei secoli precedenti con l'idea illuministica del progresso, cominciano a fare paura. L'uomo è andato acquisendo una potenzialità di azione sempre più vasta: oggi oltre alle armi nucleari ha anche la chiave di accesso allo scrigno del patrimonio genetico umano. Un potere gigantesco che, se usato in modo distruttivo, spaventa e preoccupa. La scienza, controllata da pochi e non capita dalle masse, viene accusata di fabbricare pericoli: dalle onde elettromagnetiche alla mucca pazza, ai cibi transgenici. Nel 1945 si consuma la frattura definitiva con l'opinione pubblica: le due    bombe atomiche su Hiroshima e Nagasaki cancellano 300 mila vite umane in un solo attimo. Esplode nella società il bisogno di condividere le conoscenze scientifiche e le responsabilità delle loro applicazioni. Bisogna essere tutti ben informati per diventare cittadini consapevoli e poter partecipare alle scelte che la scienza pone alla moderna società.

Le scoperte hanno profondamente cambiato e molto spesso migliorato le condizioni del genere umano, ma purtroppo non per tutti, a volte solo di quella parte dell'umanità - le società più ricche e più evolute - che possono pienamente usufruire delle innovazioni. La ricerca nasce pura, in forma di indagine per acquisire nuovo sapere, per il piacere di scoprire, spinta dalla curiosità, dalla voglia di capire, da quella componente della natura umana che Dante ha felicemente sintetizzato facendo dire ad Ulisse: "fatti non foste a viver come bruti ma per seguir virtute e conoscenza". Dalla creazione di nuove tecnologie derivano prestigio, potere, supremazia, come accaduto durante la storica corsa allo spazio tra gli Stati Uniti e l'ex Unione Sovietica, ma non mancano purtroppo le applicazioni militari, con la fabbricazione di nuove armi sempre più potenti, che a volte minacciano ma più spesso garantiscono   - nel timore reciproco delle superpotenze - gli equilibri

politico-militari del mondo. Però quando in caso di guerra la pace e la sicurezza nazionale sono minacciate allora pur di difendersi non si bada a spese ed infatti il più alto flusso di finanziamenti alla ricerca mirata è stato destinato dai governi di tutti i paesi belligeranti proprio nel corso dell'ultimo conflitto mondiale.

In tempo di pace la ricerca è più mirata a realizzare nuovi prodotti commerciali, che portano vendite, lavoro nelle fabbriche, sviluppo dell'economia, in una parola benessere, che però deve essere benessere di tutti, non solo di chi vende, che a volte è tentato di mettere in commercio prodotti rinnovati solo nell'apparenza, creati per fare moda tra gli acquirenti e per fare soldi tra i venditori. Ancora oggi invece sono troppo poche le applicazioni reali delle innovazioni per risolvere i problemi del mondo, come fame, malattie, sovrappopolazione, sottosviluppo. Basti pensare che del ricco mercato mondiale dei farmaci solo l'1% va al continente Africano che è invece proprio quello che ha il maggior bisogno di medicine.

Gli abitanti della Terra sono saliti a 6 miliardi, più di metà non hanno da mangiare a sufficienza e anche nei paesi ricchi comincia a scarseggiare l'acqua. Dobbiamo ripensare all'uso della scienza, eliminare i pericoli ed imparare ad usare le innovazioni per stare meglio tutti.

Meccanica Quantistica

Relatore: Roberto Battiston, INFN - Univ. Perugia

Una introduzione elementare alla Meccanica Quantistica pensata per coloro che non ne sanno (quasi) nulla ma che vogliono saperne un po' di piu'. Le leggi dei quanti sono alla base di tutte le leggi della natura, senza di esse non si possono spiegare fenomeni fondamentali come la luce, gli atomi e i loro nuclei o applicazioni di larghissimo uso come il laser, le onde radio, i raggi X , i processi chimici. Eppure la maggior parte di noi non sa praticamente nulla di questa teoria e non si rende quindi conto di quanto siano affascinanti le leggi che governano il mondo atomico, davvero una fisica con effetti speciali. Non e' richiesta nessuna preparazione scientifica ma solo una buona dose di curiosita'.

Ricerca, Tecnologia, Impresa

Relatore: Ubaldo Bottigli, Univ. Siena - INFN Pisa

L'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) è l'istituto italiano che promuove, coordina ed effettua la ricerca scientifica nel campo della fisica subnucleare, nucleare e astroparticellare, nonché lo sviluppo tecnologico necessario alle attività in tali settori.
Opera in stretta connessione con l'Università e nell'ambito della collaborazione e del confronto internazionale. L'Istituto ha al suo interno cinque Commissioni Scientifiche Nazionali (CSN) e la quinta di esse si occupa degli sviluppi tecnologici.
I progetti finanziati dalla CSN5 si indirizzano su tre linee direttrici:
•  1. Rivelatori di particelle e relative tecnologie elettroniche e di calcolo
•  2. Acceleratori di particelle e relative tecnologie elettroniche e di calcolo
•  3. Applicazioni interdisciplinari delle tecniche di frontiera sviluppate nella commissione e nell'INFN.
In ogni progetto che la commissione valuta vengono considerati con particolare attenzione i seguenti aspetti:
Acquisizione di leadership ed autonomia progettuale in sviluppi tecnologici di frontiera.
Diffusione nell'ambito interdisciplinare (funzione di volano). Formazione di giovani ricercatori nei campi della missione dell'Istituto.
Trasferimento tecnologico: attraverso collaborazioni scientifiche con l'industria o altri Enti, si partecipa al lavoro di qualifica e consolidamento dei prodotti ad alto contenuto di tecnologie avanzate facilitandone la diffusione.
Nella presentazione sarà messo in risalto il "circolo virtuoso" che partendo dalle esigenze della ricerca fondamentale stimola studi nel campo degli acceleratori, delle sorgenti, dei rivelatori, dei sistemi di read-out, dell'analisi dati, curandone le applicazioni interdisciplinari in campo biologico e medico, nell'analisi di reperti di interesse artistico, archeologico, storico ed in campo ambientale.

Presentazione attività LNF

Relatore: Buno Buonomo, INFN - LNF

Energia, che cos'è ?

Relatore: Nicola Cabibbo, Univ. La Sapienza (Roma) - INFN Roma 1

La scienza ai fornelli e la cucina del futuro

Relatore: Davide Cassi, Univ. Parma

La fisica dei sistemi complessi, in poco più di vent'anni, è riuscita a riavvicinare la scienza al mondo quotidiano: marmellata, panna montata e morbide paste dolci sono diventate oggetto di ricerche fondamentali, al pari dei tradizionali materiali tecnologici quali semiconduttori e magneti. E' giunto il momento di divulgare le nuove scoperte, per permettere ad ogni curioso ed appassionato di diventare un vero sperimentatore nella sua cucina, creando nuove ed intriganti ricette con l'aiuto di un pizzico di "buona scienza". Nasce così la Gastronomia Scientifica, nasce all'università il corso di laurea in Scienze Gastronomiche, nascono laboratori e piatti nuovi. In questa pur breve conferenza, avrete l'occasione di essere introdotti in prima persona ai segreti di questa nuova e gustosissima disciplina.
Bibliografia: D.Cassi e E.Bocchia, "Il gelato estemporaneo ed altre invenzioni gastronomiche - Mangiare sano e gustoso con la cucina molecolare", Sperling & Kupfer, Milano, 2005

Approcci multidisciplinari all'evoluzione umana

Relatore: Luca Luigi Cavalli -Sforza Univ. Stanford (USA)

Lo studio dell'evoluzione umana, un fenomeno storico, non puo' venir compiuto con le tecniche della normale sperimentazione scientifica, perche' non e' possibile ripetere la stroria per controllarne la riproducibilita', magari   variando le condizioni per saggiare l'effetto di variabili di particolare interesse, che permetterebbe di valutarne il loro possibile contributo causale, come e' possibile nella vera sperimentazione. Ma uno stesso processo storico come quello dell'evoluzione umana, puo' essere analizzato sotto molti punti di vista fra loro diversi, ciascuno dei quali puo' dare almeno qualche informazione sulle cause in gioco. Questo approccio, che chiamo multidisciplinare, consiste nello studiare il processo nello spazio e nel tempo simultaneamente dal punto di vista di diverse discipline, ciascuna delle quali porta contributi diversi e largamente indipendenti fra loro. In particolare le piu' utili si sono dimostrate la genetica, la demografia, l'archeologia, la linguistica e l'antropologia fisica e culturale. Naturalmente non e' mai possibile giungere a una vera ripetizione del processo storico in condizioni variate a piacere dallo sperimentatore¸ ma si soddisfa maggiormente il desiderio di raggiungere una maggiore fiducia nelle conclusioni.
I contributi che verranno illustrati (nell'ordine in cui sono stati effettivamente compiuti) riguardano:
1) la valutazione dell'importanza di due dei quattro fattori fondamentali di evoluzione, il "random genetic drift" cioe' la variazione delle frequenze geniche fra villaggi o fra popolazioni dovuta alle dimensioni demografiche dei villaggi, e la migrazione fra di essi, in base alla storia demografica della popolazione della valle del fiume Parma, grazie all'esistenza di documenti demografici di archivio degli ultimi cinque secoli. Cio' ha permesso di effettuare una ricostruzione probabilistica della variazione attesa fra villaggi sulla base dei dati demografici, e confrontarla con la variazione osservata per gruppi sanguigni determinati totalmente per via genetica. Il confronto ha mostrato che la variazione osservata e' prev ista molto bene da questi due fattori di evoluzione, e che almeno nelle condizioni di tempo e spazio assai limitate di questa oprima ricerca non   si osservano effetti imputabili agli altri due fattori, mutazione e selezione naturale(1954-67).
2) Uno studio demografico inevitabilmente molto meno completo e' stato compiuto su popolazioni vivernti ad un livello socio-economico molto piu' primitivo, come i Pigmei africani.
3) Questo risultato ha dato maggior fiducia nella possibilita' di ricostruire l'evoluzione umana su scala mondiale mediante il semplice studio della variazione genetica esistente oggi nel mondo. Questa ricerca, cominciata nel 1962 con studii su geni di gruppi sanguigni e' stata nel seguito esteso a proteine, e dopo il 1981 al DNA. I risultati sono stati sempre gli stessi, ma il miglior dettaglio e' stato ottenuto con il cromosoma Y che e' trasmesso solo per la linea maschile, e il DNA mitcondriale che e' trasmesso solo per via femminile. Infatti le genealogie ricostruite con   questi DNA sono enormemente semplificate dal fatto che il DNA viene ereditato solo da uno dei due genitori, e vi e' anche una ripetitione indipendente con   la linea maschile e quella femminile che danno risultati estremamente simili, con differenze chiaramente imputabili a costumi locali e fatti demografici ben noti.
4) L'archeologia conferma le conclusioni ottenute attraverso le genealogie genetiche sia a) per quanto riguarda la espansione di una popolazione vivente in Africa orientale circa 50.000 anni fa, che si diffuse in tutto il mondo, da cui discendono tutti gli uomini viventi oggi, che b) per quanto riguarda espansioni iniziate in varii luoghi della Terra con l'inizio della produzione del cibo (agricoltura e allevamento) intorno a 10,000 anni fa.
5) l' evoluzione linguistica mostra una chiara somiglianza con quella genetica, ma anche chiare differenze perche' l'evoluzione culturale, di cui il linguaggio e' parte molto importante, ha una trasmissione diversa da quella genetica. Mentre il DNA si trasmette quasi esclusivamente da genitori a figli (trasmissione detta verticale) , la trasmissione culturale si puo' trasmettere ANCHE per una via detta orizzontale: tra persone non imparentate. Cio' rende l'evoluzione culturale molto piu' veloce in media di quella biologica.

La Città della Scienza di Napoli: un centro educativo e di diffusione scientifica

Relatore: Alessandra Drioli, Città della Scienza, Napoli

La diffusione delle conoscenze scientifiche rappresenta l'elemento dominante della missione di Città della Scienza e assume carattere di centralità nelle diverse funzioni ed aree strategiche della struttura.
Su 56 musei europei candidati per il Premio Europeo Museo dell'anno 2005, è stata la Città della Scienza di Napoli a ricevere il Premio Micheletti, quale migliore museo scientifico e tecnologico nell'ambito del Premio Europeo per il Museo dell'anno. E' la prima volta assoluta per un muse italiano.
Tra le motivazioni dell'assegnazione del premio si legge "la Città della Scienza di Napoli contribuisce a incoraggiare le nuove piccole imprese tecnologiche, la formazione professionale lungo tutto l'arco della vita, e una partecipazione di successo ai programmi di ricerca scientifici condotti a livello europeo. Si tratta, in breve, di un esempio concreto e probante dell'impatto positivo che può avere un moderno Centro Scientifico sulla società".
Si tratta, in sintesi, di un' attività di raccordo e diintermediazione fra il sapere scientifico e le esperienze innovative, per un verso, e i diversi ambiti della società, per l'altro.
In particolare, la Città della Scienza si caratterizza come struttura specializzata per studiare e proporre percorsi didattici rivolti al mondo della scuola, percorsi formativi per i docenti e attività di orientamento, partendo dai fabbisogni del sistema educativo, degli Enti e dei singoli cittadini. Una forte specializzazione risiede nella sperimentazione del rapporto tra educazione formale e informale.

Fasci di particelle brillanti: la luce di sincrotrone di ultima generazione

Relatore: Massimo Ferrario, INFN - LNF

Dalla prima casuale scoperta nel 1947 la luce di sincrotrone e' divenuta una delle piu' importanti applicazioni dei fasci di particelle. Acceleratori dedicati alla produzione di luce di sincrotrone sono diffusi in tutto il mondo e vantano un considerevole numero di utenti interessati alle applicazioni scientifiche, tecnologiche, industriali e biomediche. In particolare recentemente sono state sperimentate sorgenti di luce di sincrotrone monocromatiche e quasi coerenti, denominate Laser ad Elettroni Liberi (FEL), che hanno aperto nuovi orizzonti per la ricerca pura ed applicata. La luce di sincrotrone non e' solo un prodotto di laboratorio ma e' anche generata nel cosmo dall'interazione di sciami di particelle con i campi magnetici presenti in prossimita' delle stele di neutroni, con caratteristiche molto simili alla radiazione prodotta in laboratorio.

In questo seminario la fisica delle sorgenti di luce di sincrotrone e dei FEL verra' introdotta in modo elementare con riferimento anche slle sorgenti spaziali. Verranno inoltre illustrate le applicazioni di tali sorgenti e le attivita' in corso ed in via di sviluppo su questo tema presso i laboratori nazionali di Frascati dell'INFN.

Collisori lineari: CLIC

Relatore: Andrea Ghigo, INFN - LNF

Lo studio delle particelle elementari nelle regioni di energia superiori al TeV richiede acceleratori di particelle di spropositata lunghezza. Lo studio di schemi innovativi e di gradienti di accelerazione sempre piu' alti e' quindi fondamentale per contenere le dimensioni e i costi di questi apparati. Nella presentazione vengono descritti il progetto di un collisore lineare ad elettroni e positroni in grado di raggiungere le energie suddette con dimensioni sostenibili ed in particolare la sperimentazione in corso con un'acceleratore di test studiato da una collaborazione internazionale ed in fase di realizzazione presso il CERN di Ginevra

Energia elettrica in Italia

Relatore: Corrado Mencuccini, Univ. Roma La Sapienza - INFN Roma 1

Energia dalla fusione ?

Relatore: Francesco Orsitto, ENEA - Frascati

Il progetto CNGS/OPERA: un fascio di neutrini da Ginevra al Gran Sasso

Relatore: Francesco Terranova, INFN - LNF

Lo studio delle proprieta' dei neutrini rappresenta uno dei settori piu' vitali della fisica subnucleare contemporanea. Nel seminario verranno descritti gli aspetti concettuali delle oscillazioni dei neutrini e le problematiche sperimentali legate alla loro osservazione. Sara` approfondito in particolare un ambizioso progetto per lo studio delle oscillazioni basato su un fascio di neutrini muonici prodotto al CERN di Ginevra (CNGS) e puntato sui Laboratori sotterranei del Gran Sasso (LNGS).
Questi neutrini sono rivelati ai LNGS dall'esperimento OPERA per studiare le transizioni tra neutrini muonici e neutrini tauonici che si manifestano durante il percorso delle particelle dalla Svizzera all'Italia. Il CNGS ha terminato la fase di costruzione nella primavera del 2006 e ha cominciato la presa dati proprio quest'estate: si discuteranno, pertanto,
i primissimi risultati ottenuti da OPERA e gli eventi osservati dagli altri rivelatori di neutrino presenti al Gran Sasso.

L' Islam e il pensiero scientifico

Relatore: Alberto Ventura, Univ. Napoli

L'intervento intende affrontare nelle sue linee generali il tema del rapporto fra la cultura islamica e la scienza. Questo rapporto si presenta in effetti come problematico da più di un punto di vista. Ad una prima osservazione, la civiltà dell'Islam sembra avere in un primo momento sviluppato una grande tradizione scientifica, mutuata in gran parte dal pensiero antico ma corroborata anche da nuovi ed originali apporti, per poi entrare in un periodo di lento declino. I motivi di questa mutazione sono stati in genere analizzati dagli storici con una certa superficialità, nel senso che si è voluto un po' troppo semplicisticamente attribuire questa decadenza alle limitazioni imposte al pensiero scientifico dal rigorismo religioso. In realtà, il rapporto fra scienza e religione (come quello fra ragione e fede) si è articolato nel mondo islamico in modo notevolmente diverso rispetto a quanto è avvenuto in Occidente. Nell'Islam, infatti, scienza e religione hanno intrattenuto rapporti meno conflittuali, ma questo elemento indubbiamente positivo ha anche avuto un suo risvolto negativo: il pensiero scientifico, non essendo antagonista di quello religioso, non si è sviluppato in modo indipendente e non ha quindi conosciuto quegli sviluppi che hanno permesso invece alla scienza europea di raggiungere i suoi traguardi.

Bibliogafia essenziale:
S.H. Nasr, Scienza e civiltà nell'Islam , Feltrinelli, Milano 1977.
C. Baffioni, Filosofia e religione in Islam , La Nuova Italia Scientifica, Roma 1997.
A. Djebbar, Storia della scienza araba. Il patrimonio intellettuale dell'Islam , Raffaello Cortina, Milano 2002.

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L.S. 25 settembre 2006