Comunicazione Premio Nobel

Catalina Curceanu,
INFN-LNF

Fisica delle particelle e Modello Standard

Verrano descritte le principali caretteristiche della teoria fisica che
attualmente descrive le particelle elementari che costituiscono la materia e
tre delle quattro forze fondamentali note [le interazioni forte,
elettromagnetica e debole (le ultime due unificate nell'interazione elettrodebole)].
Saranno discusse le strategie sperimentali usate per
costruire e consolidare questa teoria (ed eventualmente superare
le sue limitazioni nel futuro) tramite lo studio di collisioni di fasci di particelle
ad altissima energia ed intensita'.

Nanomateriali per la Bio-Medicina: cosa sono e dove si trovano?

Verrà fornita una breve introduzione ai materiali nanostrutturati, con metodi di fabbricazione, caratterizzazione e funzionalizzazione, oltre a un'illustrazione dei loro usi più comuni.
Quindi ci concentreremo sulle applicazioni in biologia e medicina, in particolare nei bionanosensori per la diagnostica e sistemi mirati di somministrazione di farmaci per la terapia.
Infine toccheremo questioni di tossicità e biocompatibilità di questi materiali.

La seconda rivoluzione quantistica

Le tecnologie quantistiche promettono di migliorare la nostra società in diversi ambiti – quali, ad esempio, il commercio su internet, la simulazione di reazione chimiche, l’ingegneria dei materiali e le nanotecnologie.
Stiamo assistendo ad una rivoluzione quantistica al momento ancora nelle sue fasi iniziali.
Un obiettivo molto ambizioso è il computer quantistico, un dispositivo che, sfruttando le leggi che regolano i sistemi microscopici, permetterebbe di effettuare operazioni di calcolo a velocità impensabili per i dispositivi classici.
La sua realizzazione richiede un salto tecnologico che si potrebbe raggiungere nei prossimi 15-20 anni. Negli ultimi anni si è osservato un’enorme sforzo mondiale per dimostrare che le capacità di calcolo di tecnologie basate sulla meccanica quantistica possono superare quelle dei sistemi “convenzionali,” con in prima linea istituti di ricerca ed imprese, provenienti da Europa, Stati Uniti, Cina, Giappone, Australia e Singapore.
L'investimento complessivo supererà un miliardo di euro nei prossimi anni, con una ricerca mirata alla realizzazione di diverse piattaforme fisiche: circuiti superconduttori, singoli fotoni, singoli atomi manipolati mediante reticoli ottici e ioni intrappolati.

In questa presentazione da un lato rivedremo le proprietà contro-intuitive della Meccanica Quantistica, la “non-località” ed il cosiddetto paradosso del Gatto Schroedinger. Dall’altro cercheremo di intravedere il possibile futuro che ci aspetta.

Fisica ed evoluzione umana

Gli studi sull'evoluzione umana si basano su dati che derivano dalla caratterizzazione dei resti fossili degli ominidi, dei loro prodotti culturali e dell’ambiente in cui vivevano. Tali dati comprendono l'età cronologica e la microstruttura dei reperti.  Geo-cronometri basati su radiazioni e radioattività forniscono datazioni sempre più precise per tutto il periodo che riguarda l'evoluzione umana. Nuovi strumenti con raggi X e neutroni permettono di ricostruire la microstruttura interna delle loro ossa in modo non distruttivo. Microsonde basate su ioni, laser e luce di sincrotrone forniscono mappe degli elementi chimici e degli isotopi di interesse presenti nello smalto dei denti. Questo consente di studiare la dieta e lo sviluppo biologico dei nostri antenati e parenti del tempo profondo. Sarà presentata una breve rassegna dei nuovi metodi di datazione e microanalisi, con alcuni esempi delle loro applicazioni in paleo-antropologia.

I Neutrini

Il neutrino è la particelle note la più elusiva. Introdotto da Pauli nel 1930 si dovette attendere il 1956 per avere la prova della sua esistenza ad opera di Cowan e Reines. Gli ultimi vent’anni hanno visto un susseguirsi di risultati sperimentali epocali che hanno rivoluzionato la nostra comprensione sulla natura dei neutrini ed evidenziato il loro ruolo nodale nella fisica delle particelle elementari, in astrofisica e in  cosmologia.
In questa lezione verrà discusso il quadro fenomenologico attuale e presentata una panoramica degli esperimenti in corso e in preparazione.

Alla ricerca della materia oscura

Molte osservazioni sperimentali, dalla scala galattica a quella cosmologica, indicano che la maggior parte della materia dell’Universo sia composta da una nuova forma di materia chiamata “Materia Oscura”, che si differenzia dalla materia ordinaria principalmente per il fatto di non risentire della interazione elettromagnetica, e quindi non emettere luce. Nella presentazione descriverò le evidenze sperimentali per questa nuova forma di materia e le tecniche sperimentali utilizzate per la sua ricerca e l’identificazione del tipo di particelle che la compongono. In particolare studieremo in dettaglio gli esperimenti presenti nei laboratori sotterranei del Gran Sasso, dedicati a questa misura.

Onde gravitazionali: la nuova frontiera nell'esplorazione dell'Universo

Tempo e gravità: da Galileo ai sensori quantistici con atomi ultrafreddi

A 450 anni dalla nascita di Galileo Galilei, il suo metodo scientifico è la guida per gli scienziati nello studio della natura. Alcuni degli esperimenti sulla gravità eseguiti da Galileo, o da lui immaginati come esperimenti concettuali, vengono oggi realizzati con sistemi avanzatissimi basati su nuvole di atomi portati a temperature vicine allo zero assoluto utilizzando la luce laser. Nuovi sensori quantistici basati sulla doppia natura, onda e corpuscolo, degli atomi permettono di misurare la gravità con estrema precisione e, per esempio, di mettere alla prova il principio di equivalenza alla base della teoria della relatività generale di Einstein. Orologi atomici ottici, che usano come pendolo l'oscillazione del campo della luce, misurano il passare del tempo con precisioni inimmaginabili fino a qualche anno fa e permettono di rivelare in laboratorio l'effetto della gravità sul tempo. Molteplici sono anche le applicazioni in campi quali la geofisica, la fisica spaziale, le telecomunicazioni.

Guglielmo Tino
INFN-Firenze