STAGES NEI LABORATORI DI FISICA AL POLO SCIENTIFICO (POF 2013 2014)

Scritto da Stefano Degl'Innocenti. Inserito in STAGES NEI LABORATORI DI FISICA AL POLO SCIENTIFICO

TITOLO PROGETTO
STAGES NEI LABORATORI DI FISICA AL POLO SCIENTIFICO
Linee Guida 2013 2014
PROGETTO ORIENTAMENTO IN USCITA
Tipologia
Progetto avente natura annuale
DOCENTE RESPONSABILE
MASSI MIRKO
ANALISI DEI BISOGNI
Gli stages di Fisica sono proposti dall'Openlab del Polo Scientifico di Sesto Fiorentino (referenti: Dott. Samuele Straulino, Prof.ssa Anna Maria Cartacci, Dott. Cecilia M.C. Gambi) nell'ambito delle attività del "Piano Nazionale Lauree Scientifiche", un progetto promosso dal MIUR che ha lo scopo di accrescere l'interesse per le Scienze e contemporaneamente incrementare il numero di iscritti e laureati in Fisica, Matematica, Chimica e Scienza dei Materiali.
Questa attività è indirizzata agli studenti della scuola superiore (quarto e quinto anno) che potranno svolgere stages al Dipartimento di Fisica e Astronomia. In particolare ci saranno esercitazioni di laboratorio di Fisica sotto la guida di docenti del Dipartimento in cui gli studenti, suddivisi in piccoli gruppi, eseguiranno gli esperimenti proposti, e visite a laboratori di ricerca. Questa attività, già collaudata da alcuni anni, risulta assai utile agli studenti più motivati come orientamento nei confronti della scelta universitaria. (dal sito: https://www.openlab.unifi.it/CMpro-v-p-217.html)

DESTINATARI
Alunni di alcune specifiche classi o sezioni (specificare nella Sezione Altro quali sono le classi coinvolte), V I, IV G, IV C
FINALITÀ
Approfondire alcuni argomenti di fisica attraverso l'attività sperimentale e la visita di laboratori di ricerca per l'orientamento nella scelta del percorso universitario.
OBIETTIVI
Saper svolgere un'esperienza di laboratorio in campo scientifico e saper analizzare i risultati di misure di grandezze fisiche
DURATA
5 giorni
Fase 1
Lo stage ha la durata di una settimana per un totale di 20 ore in cinque giorni. Gli studenti, al massimo 12 per ogni settimana, frequentano in orario scolastico il laboratorio didattico eseguendo esperimenti, in cui vengono misurate grandezze fondamentali della Fisica, e determinando il risultato numerico della misura con stima dell'incertezza associata. Vengono anche organizzate visite all'Osservatorio Astrofisico, ai Laboratori didattici e di ricerca del Polo Scientifico e del CNR
MONITORAGGIO VALUTAZIONE
Valutazione finale attraverso la visione degli elaborati svolti dagli studenti durante lo stage

DOCUMENTAZIONE
Raccolta degli elaborati degli studenti svolti durante lo stage
RESPONSABILE WEB
MASSI MIRKO

Potenziamento di Fisica - Climate Change (PtOF)

Scritto da Stefano Degl'Innocenti. Inserito in Potenziamento di Fisica Climate Change

TITOLO PROGETTO
1000 ORIENTAMENTO IN USCITA 1008 - Potenziamento di Fisica - Climate Change la spettroscopia per il monitoraggio ambientale
Priorità
Priorit 1
Responsabile
LIMA Manuela
Descrizione
Lo scopo del progetto di mettere in contatto gli studenti con alcuni metodi che la scienza moderna (in particolare la Fisica) utilizza per realizzare misure in campo utili per lo studio dei cambiamenti climatici o per il monitoraggio ambientale.
Analisi dei Bisogni
Il tema dei cambiamenti climatici e del riscaldamento globale attualmente al centro dell'attenzione mondiale. Esistono numerosi modelli climatici che descrivono il funzionamento del clima sia per studiarne le sue dinamiche sia per fare previsioni sui mutamenti climatici futuri. Ci che importante far notare che tali modelli non sono basati su teorie astratte, ma trovano il loro fondamento e la loro validazione confrontandosi con misure sperimentali reali di "indicatori" che possono influenzare il clima, come ad esempio la composizione di alcuni gas in atmosfera (come i gas serra), la misura della concentrazione di particolato nell'aria, l'emissione termica emessa dalla terra verso lo spazio o viceversa ecc. Queste misure, oltre a fornire utili informazioni per validare i modelli climatici, sono utilissimi per il monitoraggio ambientale in tempo reale, ad esempio per controllare la qualit dell'aria nelle grandi citt o l'attivit dei vulcani o l'emissione dagli inceneritori.
Destinatari
Studenti del triennio
Periodo attività
Pentamestre anno scolastico 2019/2020, trimestre anno scolastico 2020/2021 dal al
Struttura del progetto
Il progetto prevede una FASE 1 formativa, con serie di lezioni in aula della durata totale di 10/12 h e una FASE 2 pratico-applicativa della durata di 10-12 h, finalizzata alla realizzazione di uno strumento da campo. In particolare verranno introdotte alcune tecniche di Spettroscopia Laser utilizzate per realizzare strumenti ottici in grado di misurare l'emissione di gas per il monitoraggio ambientale. Dopo alcune lezioni introduttive sulle sorgenti laser e sulle principali tecniche di spettroscopia, verr affrontato insieme agli studenti il problema della progettazione di alcuni strumenti da campo reali. Verranno proposte alcune possibili applicazioni di monitoraggio ambientale: misura di concentrazioni di gas a bordo di piattaforme stratosferiche (aerei o palloni), misure di emissione di gas in ambiente vulcanico con strumenti portatili o a bordo di droni, misure di diossine in soluzione liquida. Per ogni applicazione verr analizzato insieme agli studenti il percorso e le scelte da compiere per realizzare il particolare strumento: selezione della sorgente laser, progettazione del setup ottico, schema del sistema di acquisizione e dell'elettronica necessaria, progettazione del software di controllo e analisi dei dati acquisiti. Infine gli studenti potranno effettuare una visita ad un laboratorio del CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche) per osservare dal vivo alcuni di questi strumenti utilizzati di recente in alcune campagne di misura. Tutto questo studio propedeutico per la progettazione e realizzazione da parte degli studenti di un vero strumento da campo. Lo strumento realizzato parteciper al concorso per le scuole ASGARD, che prevede la selezione di strumento di misura, realizzato dalgli studenti, da alloggiare su un pallone stratosferico durante una delle campagne di misura previste alla Stazione Spaziale Europea ESRANGE in Svezia.
Finalità
Realizzazione di uno strumento da campo

Potenziamento di Fisica - Fisica delle particelle (PtOF)

Scritto da Stefano Degl'Innocenti. Inserito in Potenziamento di Fisica - Fisica delle particelle

TITOLO PROGETTO
1000 ORIENTAMENTO IN USCITA 1009 - Introduzione alla Fisica delle particelle - Percorso teorico e sperimentale con partecipazione a CMS-Masterclass e BL4S
Priorità
Priorit 1
Responsabile
FROSALI Simone
Descrizione
Il corso intende affrontare una parte della fisica che solitamente non viene trattata nei programmi curriculari: la fisica particellare o "fisica delle alte energie". Nella prima parte del corso verranno introdotti gli aspetti teorici, con elementi di meccanica quantistica e relativit, necessari alla comprensione del mondo subnucleare, ma soprattutto verranno illustrati il Modello Standard della fisica particellare, l'interazione particelle-materia e i vari metodi usati per la rivelazione delle particelle. In particolare verranno illustrati lo scopo e il funzionamento dell'acceleratore "Large Hadron Collider" (LHC) del CERN e del rivelatore "Compact Muon Solenoid" montato presso LHC. La seconda parte del corso verr svolta in laboratorio, con la realizzazione di una camera a nebbia per la rilevazione di raggi cosmici. Il corso prevede inoltre la possibilit di partecipare alla International Masterclass di fisica delle particelle che si terr al polo scientifico di Sesto F.no (https://www.physicsmasterclasses.org) e al progetto BL4S - "Beamline for Schools" (https://beamlineforschools.cern) in collaborazione con il CERN.
Analisi dei Bisogni
Questo progetto nasce principalmente come iniziativa volta all'orientamento in uscita degli studenti del triennio verso l'alta formazione scientifica in ambito universitario e presso alcuni importanti centri di ricerca. In particolare affronta un argomento, la fisica delle particelle, solitamente non trattata nel normale curriculum scolastico di fisica ma che nondimeno risulta uno dei settori di punta della ricerca scientifica attuale, basti pensare alla scoperta avvenuta nel 2012 del bosone di Higgs presso l'acceleratore LHC del CERN di Ginevra, all'avvio della seconda presa dati di LHC, nonch agli studi sui raggi cosmici, ai legami con altri settori della fisica come l'astrofisica, le recenti scoperte sulle onde gravitazionali ecc. E' inoltre prevista la possibilit di frequentare la "International Masterclass" che ogni viene organizzata al polo scientifico di Sesto Fiorentino in collaborazione con il CERN, cos come di visitare l'acceleratore di particelle del polo scientifico e di partecipare al concorso "Beamline for Schools", tutte iniziative che metterebbe a contatto gli studenti con ambienti scientifici di prim'ordine. Tale iniziativa nasce anche dal bisogno manifestato da alcuni colleghi in sede di dipartimento di alcune lezioni introduttive alla fisica delle particelle rivolte a quegli studenti che, come avvenuto negli anni passati, intendono frequentare la Masterclass o che vanno in visita di istruzione al CERN. Inoltre alcuni argomenti trattati, se pur incidentalmente, all'inizio del corso, come la meccanica quantistica o la cinematica relativista, possono essere anche un'utile introduzione agli argomenti di fisica moderna trattati nelle classi quinte. Questa idea infine mi vede particolarmente coinvolto per il fatto che il mo curriculum di studi si completato proprio nell'ambito della fisica delle alte energie, con un PhD in fisica subnucleare conseguito presso l'Universit di Firenze in collaborazione con il CERN.
Destinatari
Studenti del triennio
Periodo attività
Da met Ottobre 2019 ad Aprile 2020 dal al
Struttura del progetto
Primo modulo: introduzione al Modello Standard della fisica particellare, prima parte di rivelatori, costruzione di una camera a nebbia. 1) Introduzione al mondo subatomico [3 lezioni] - ordini di grandezza - cenni storici - prime evidenze di radioattivit (contatore Geiger), attivit dei nuclei - nuclei atomici: Z, A, N; isotopi e tavola dei nuclei, valle di stabilit - radioattivit alpha, beta, gamma - introduzione alla meccanica quantistica - cenni di cinematica relativistica: energia a riposo ed energia totale - unit di misura: eV e sistema naturale 2) Modello Standard [1-2 lezioni] - particelle fondamentali: quark e leptoni - forze fondamentali e bosoni mediatori - materia/antimateria - adroni e loro composizione (mesoni, barioni) - caratteristiche della forza forte: confinamento di colore e jet adronici (+ mare di quark-gluoni) - bosone di Higgs 3) Reazioni nucleari e decadimenti [1 lezione] - reazioni nucleari: principi di conservazione - rappresentazione con diagrammi di Feynmann - energia di soglia di una reazione, scattering elastico/anelastico - decadimento in due corpi 4) Interazione radiazione-materia e rivelatori [1 lezione] - particelle cariche: curva di Bethe-Bloch e camere a ionizzazione: funzionamento della camera a nebbia 5) Costruzione della camera a nebbia [2 lezioni da 2 ore] Secondo modulo: Seconda parte rivelatori, l'acceleratore LHC e l'esperimento CMS, International Masterclass e BL4S 1) Seconda parte rivelatori: - fotoni: assorbimento (fotoelettrico, Compton, pair production) - Effetto Cherenkov - rivelatori a silicio, calorimetri 2) Acceleratori di particelle - acceleratori di particelle: LHC (componenti principali, specificit di un acceleratore adronico) - CMS, descrizione dei vari rivelatori - cenni a ROOT e visualizzazione eventi CMS in preparazione alla masterclass 3) Progetto BL4S Elaborazione con gli studenti di un'esperienza di laboratorio che utilizzi il fascio di protoni messo a disposizione dal CERN e scrittura del proposal. 4) APPLICAZIONI: possibili lezioni integrative da stabilire in corso d'opera a seconda dell'interesse e delle tempistiche riscontrate: - Applicazioni 1: visita all'acceleratore di Sesto F.no per i beni culturali e la fisica ambientale (Mirko Massi) [1 lezione] - Applicazioni 2: fisica sanitaria, radioterapia (Silvio Murri) [1 lezione]
Finalità
Lo scopo principale dell'iniziativa l'orientamento in uscita degli studenti del triennio verso l'alta formazione scientifica, in ambito universitario e presso alcuni importanti centri di ricerca (CERN), in particolare in ambito fisico.
UA-129005089-1