Highlights delle sezioni

Sezione 1: Fisica nucleare e subnucleare
Presidente: Luigi Rolandi (Geneve, Switzerland)

Quest’anno il congresso della SIF sarà aperto dal prossimo direttore generale del CERN, la dottoressa Fabiola Gianotti, che terrà una relazione generale dal titolo “Physics opportunities at present and future high-energy colliders”. È un tema di grande attualità: a tre anni dal consolidamento del Modello Standard, con la scoperta del bosone di Higgs, stiamo cercando in laboratorio quei segnali di nuova fisica non spiegati dal Modello Standard ma che sappiamo devono esistere da altre prove sperimentali: l’esistenza della materia oscura e le oscillazioni dei neutrini.

Il consolidamento e la ricerca della nuova fisica sono il tema trainante del programma della sezione 1 che discute i risultati più attuali nel campo della fisica subnucleare e nucleare. Verranno presentati i primi risultati di ATLAS e CMS di analisi preliminari dei dati raccolti quest’anno nel run a 13 TeV dello LHC, insieme con le misure più precise delle proprietà del bosone di Higgs, risultato di analisi finali dei dati raccolti nel 2011 e 2012. La raccolta dei dati alla massima energia raggiungibile allo LHC continuerà nei prossimi anni aumentando la luminosità della macchina ed i quattro esperimenti ALICE, ATLAS, CMS ed LHCB si stanno preparando con un intenso programma di upgrade per sfruttare al meglio questa possibilità. L’Italia ha una tradizione importante di strumentazione raffinata ed un ruolo primario nella preparazione di questa fase nuova di sperimentazione allo LHC alla frontiera dell’energia che sarà discussa in dettaglio alla fine della sezione.

La nuova fisica si può manifestare anche attraverso misure sperimentali precise e il loro confronto con precise predizioni teoriche. Un esempio recente è la misura precisa del rarissimo modo di decadimento del mesone Bs in coppie di muoni. L’esperimento LHCb ha misurato delle interessanti deviazioni che saranno confermate o meno nel prossimo run. Di questo si discuterà insieme con le possibilità offerte dai run presenti e futuri delle macchine e+e- e della possibile violazione del sapore leptonico cercata nel decadimento rarissimo del muone in elettrone fotone, uno degli holy grail della fisica delle particelle.

La relazione generale sui risultati recenti delle misure effettuate ad LHC con le collisioni piombo protone è lo high-light della fisica delle collisioni degli ioni pesanti. L’esperimento ALICE ha aperto una nuova era in questa sperimentazione che proseguirà allo LHC anche nei prossimi anni investigando la materia adronica nello stato di plasma di gluoni ed quark, uno stato della materia presente in natura solo all’inizio della formazione dell’universo, le cui proprietà sono sperimentalmente ancora poco note. Tra i nuovi risultati molto sorprendenti c’è quello di aver mostrato che questo plasma si comporta come un liquido perfetto i cui componenti interagiscono molto fortemente.

La materia oscura è sicuramente uno dei campi di ricerca sperimentale più affascinanti: sappiamo che c’è ma non sappiamo da cosa è costituita. Questa materia è fatta dai leggerissimi assioni o dai pesanti WIMP (Weakly Interacting Massive Particles)? Molti esperimenti presenti e futuri sono impegnati su questa ricerca ad ampio raggio, dove la fisica italiana ha un ruolo importante e centrale.

L’altro campo di fisica “oltre il Modello Standard” sono le oscillazioni del neutrino: gli esperimenti OPERA e T2K hanno misurato le oscillazioni in “apparizione” e grandi esperimenti futuri, con importante partecipazione italiana miglioreranno la nostra conoscenza del modo in cui i neutrini si mischiano ed oscillano. Questo mescolamento dei neutrini è molto diverso del mescolamento noto e ben misurato dei quark. Qual è l’origine di questa diversità? La fisica dei neutrini ha riservato sempre scoperte spettacolari che hanno permesso grossi avanzamenti nella nostra conoscenza del mondo subatomico.

Il decadimento beta, spiegato da Fermi quasi un secolo fa, è ancora al centro dell’attenzione. È possibile in natura un “doppio” decadimento senza emissioni di neutrini? L’osservazione di questo fenomeno è da premio Nobel e può mostrare un’altra proprietà intrigante dei neutrini: essere l’antiparticella di se stessi. Anche qui l’INFN, con l’esperimento CUORE, è sul fronte sperimentale più avanzato. Le predizioni delle probabilità con cui può avvenire il doppio decadimento beta senza emissione di neutrini richiedono la conoscenza dei corrispondenti elementi di matrice nucleari da misure di alta precisione. Un metodo che attualmente è in fase di studio presso i Laboratori Nazionali del Sud è quello di utilizzare le reazioni di doppio scambio carica con trasferimento di quantità di moto essenzialmente nullo per la cui rivelazione si impiegherà lo spettrometro magnetico MAGNEX.

La fisica nucleare contribuisce in modo importante anche ad affrontare problemi di particolare interesse in ambito astrofisico che sono legati a diversi processi di nucleosintesi. Presso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso la collaborazione LUNA effettua misure di precisione sulla combustione nelle stelle e sulla nucleosintesi di elementi leggeri. Nel prossimo futuro, con il nuovo acceleratore in fase di realizzazione, la collaborazione affronterà il problema dell’abbondanza cosmica degli elementi fondamentali per la nostra vita: il carbonio e l’ossigeno.

Per la comprensione dei processi di nucleosintesi che avvengono con cattura di neutroni e per la descrizione delle stesse stelle di neutroni sono molto importanti gli studi dell’eccitazione collettiva dei neutroni alla superficie del nucleo e lo studio dei nuovi numeri magici nella struttura a gusci in nuclei ricchi di neutroni. Questi studi sono in fase di realizzazione presso il Laboratorio Nazionale di Legnaro mediante spettroscopia gamma con l’apparato GALILEO. I risultati sono necessari a verificare le teorie che attualmente usano tecniche “ab initio” a partire dall’interazione tra nucleoni a due e tre corpi e, per i nuclei più pesanti, altre nuove tecniche a molti corpi. Questo programma rientra nelle tematiche di punta in fisica nucleare ed è propedeutico a studi futuri sulle simmetrie e sui gradi di libertà dei nuclei lontani dalla regione di stabilità che si potranno realizzare con nuove facility come SPES che produrrà fasci di ioni radioattivi sfruttando la fissione indotta da protoni.


Sezione 2: Fisica della materia
Presidente: Francesco Sciortino (Roma)

La Fisica della Materia, nata dallo studio del comportamento di atomi e molecole isolati, si è sempre più estesa nella direzione della comprensione del loro complesso comportamento collettivo. Gli strumenti teorici e sperimentali sviluppati in questo processo trovano oggi applicazione, tra l'altro, in fisica della materia biologica, fisica della materia soffice, fisica statistica, ottica non lineare, ottica quantistica, nanoscienze, neuroscienze, economia. La Sezione di Fisica della Materia per il Congresso SIF 2015 vuole presentare un panorama delle ricerche contemporanee più affascinanti.
La Sezione prevede due importanti relazioni generali, di grande attualità e richiamo, tenute da due scienziati prestigiosi, Giorgio Parisi e Roberto Piazza.

Giorgio Parisi affronta il problema della transizione vetrosa in sfere dure, studiando con il modello più semplice uno dei problemi aperti più complessi della materia condensata: l'incredibile variazione della viscosità dei liquidi (di oltre 13 ordini di grandezza!), in un breve intervallo di densità e/o temperatura, che precede la formazione di un solido disordinato.

Roberto Piazza mostra come i sistemi colloidali, costituiti da particelle disperse in solventi, costituiscano un modello assai ricco che consente di sottoporre a verifica recenti predizioni teoriche proposte nello studio meccanico-statistico di importanti comportamenti collettivi.
Le particelle nanoscopiche agiscono infatti come super-atomi interagenti tra loro attraverso interazioni "disegnabili" nel processo di sintesi delle particelle o nella scelta delle proprietà chimico-fisiche del solvente.

Le sessioni parallele offrono una panoramica degli argomenti più attuali. Accanto a scienziati affermati, presenteranno i loro lavori diversi giovani ricercatori che hanno svolto le loro ricerche in Italia o all’estero nell’ambito di collaborazioni con le più prestigiose istituzioni internazionali. Le varie giornate affrontano prevalentemente i temi della fotonica, della materia soffice, della fisica della complessità. della superconduttività, delle nanostrutture, del magnetismo, della fisica dei plasmi. Un pomeriggio verrà dedicato alle applicazioni della spettroscopia nello studio della materia condensata, per contribuire alla celebrazione dell'Anno Internazionale della Luce (IYL 2015).
Si intende così fornire, complessivamente, una panoramica, se pure assolutamente non esaustiva, della ricerca di maggiore attualità in fisica della materia, dei risultati e delle promesse del panorama italiano.


Sezione 3: Astrofisica
Presidente: Patrizia Caraveo (Milano)

Le sessioni dedicate all’astrofisica, alla fisica astroparticellare e alla fisica cosmica sono strutturate intorno ai temi più caldi ed attuali della ricerca e coprono una grande varietà di argomenti.

Oltre ad essere l’Anno Internazionale della Luce (quindi dell’astronomia declinata in tutte le possibili lunghezze d’onda), il 2015 è stato caratterizzato dallo straordinario successo della missione Rosetta che ha volato “in formazione” con la cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko regalandoci immagini incredibili e risultati inaspettati. Inoltre, il 6 ottobre, pochi giorni dopo il congresso SIF, cadrà il ventennale della scoperta dei pianeti extrasolari, una tematica che ha cambiato le priorità della ricerca astronomica facendo registrare un tasso di crescita “esplosivo” , oltre a rappresentare uno degli argomenti più affascinanti per il pubblico.

Esploreremo il canale elettromagnetico spaziando dalla radioastronomia, all’astrofisica delle alte energie, dalle tecnologie per costruire telescopi sempre più potenti, alla ricerca dei pianeti extrasolari, dallo studio degli oggetti più lontani dell’Universo, alla mappatura in loco del nostro sistema solare.

Ma la grande promessa del futuro viene anche dai canali non elettromagnetici, dalla ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici, studiati da strumenti a terra e nello spazio, magari per cercare segnali del decadimento della materia oscura, ai neutrini, sempre elusivi ma con interessanti risultati preliminari, ai rivelatori di onde gravitazionali, che coniugano grandi difficoltà strumentali con aspettative altrettanto grandi.

Il cosmo offre sfide difficili, risultati esaltanti e un fascino che non conosce confini.


Sezione 4: Geofisica e fisica dell'ambiente
Presidente: Antonio Meloni (Roma)

La Sezione di Geofisica e Fisica dell’Ambiente concerne varie tematiche, con indagini e ricerche che contribuiscono alla comprensione quantitativa e rigorosa dei processi che interessano il nostro pianeta e il suo ambiente. In questo 101° Congresso Nazionale della SIF la Sezione si articola in sei sessioni organizzate come d’uso in comunicazioni ad invito e in comunicazioni a contributo, più una breve sessione di sole comunicazioni ad invito che si tiene il mercoledì 23.

Molti saranno gli argomenti importanti e attuali che verranno presentati e discussi nelle varie sessioni. Per quanto concerne la Fisica della Terra fluida verranno trattati aspetti relativi agli eventi meteorologici più gravi che hanno colpito il Mar Mediterraneo e alla loro modellazione, compresi gli effetti dovuti agli aerosol provenienti dal Sahara; verranno anche presentati risultati e interpretazione sul fenomeno delle mucillagini; altresì l’impegno italiano in Antartide vedrà una discussione sulle tematiche atmosferiche di questa particolare parte del nostro pianeta. Una parte della Sezione vedrà la discussione di lavori sulla geofisica per l’ambiente, sia con la presentazione di tecniche specifiche di indagine, sia con le applicazioni per la conoscenza degli strati più superficiali della crosta terrestre, con la discussione di nuove tecniche, meno invasive. Il problema della variabilità climatica verrà affrontato sia con i dati effettivi, sia a partire dai vari proxy disponibili, come ad esempio le serie sedimentarie. Altri temi di rilievo riguarderanno le problematiche legate al campo magnetico terrestre, sia per quanto riguarda le informazioni che questo può darci sulle interazioni tra vento solare, campo magnetico interplanetario e la Terra nelle sue componenti magneto-ionosferiche, sia per quanto riguarda la visione interna alla Terra che il magnetismo può offrire, in particolare per l’accoppiamento sismo-elettromagnetico, con gli ultimi sviluppi in questo ambito, compresa la visione ‘magnetica’ che è possibile ottenere con i satelliti artificiali.

Lo studio dei Vulcani verrà introdotto con una relazione generale, tenuta da Giovanni Macedonio, sulla modellistica delle eruzioni vulcaniche, fondamentale per comprendere, con modelli fisico-matematici, il funzionamento del sistema ‘vulcano’ ma basilare anche per utilizzare questi modelli fisici per la descrizione dei processi e per la stima della pericolosità vulcanica. Molti aspetti relativi a stime in tempo reale della pericolosità delle colate laviche, così come la detezione e valutazione oggettiva dei possibili precursori delle eruzioni, verranno presentati in un quadro sufficientemente completo delle problematiche scientifiche vulcaniche. Uno spazio viene dedicato alla sismologia e alle tematiche ad essa collegate. In particolare verranno presentati studi di dettaglio sul terremoto che ha colpito la città dell’Aquila nel 2009, oggi possibili con il recupero di una quantità enorme di dati raccolti, per meglio identificare la geometria delle faglie coinvolte e l’evoluzione dei processi di rottura. Verranno analizzate le complesse relazioni tra variazioni nella concentrazione di Radon e condizioni di stress nella crosta, nonché lo studio del fenomeno della liquefazione delle sabbie, a seguito del terremoto dell’Emilia Romagna del 2012. Verrà affrontato il problema molto attuale dello stoccaggio geologico della CO2 e delle questioni connesse all’iniezione di fluidi negli acquiferi, incluse le analisi della sismicità indotta a seguito dell’iniezione di acqua in pozzi nella Val D’Agri, che ospita il più grande campo per l’estrazione di petrolio su terraferma in Europa.

In conclusione le comunicazioni di questa Sezione toccano questioni molto attuali mettendo in luce la grande complessità della materia affrontata, con il trattamento veramente interdisciplinare dei problemi affrontati, ma con l’evidenziazione del ruolo fondamentale che la Fisica svolge nel consentire una oggettiva quantificazione e descrizione dei processi coinvolti.


Sezione 5: Biofisica e fisica medica
Presidente: Marco Durante (Darmstadt, Germany)


Sezione 6: Fisica applicata, acceleratori e beni culturali
Presidente: Carla Andreani (Roma)

La Sezione 6 del Congresso Nazionale della SIF 2015 intende fornire una panoramica, quanto più completa possibile della ricerca e delle potenzialità presenti nel panorama italiano della fisica applicata, degli acceleratori e dei beni culturali; si pone particolare attenzione allo sviluppo di nuove tecnologie e metodologie e al loro impatto nelle diverse aree della scienza e nei settori industriali e della società nel suo complesso.

In questo contesto si inseriscono le relazioni generali di Paolo De Natale e Giuseppe Gorini che presentano risultati di ricerche di frontiera che utilizzano radiazione elettromagnetica e neutroni come sonde per i materiali da studiare.

Paolo De Natale presenta le frontiere della misura di gas in tracce e i progressi nel settore delle sorgenti coerenti e delle tecniche di ottica nonlineare e di spettroscopia ottica nelle regioni spettrali del THz e dell’Infrarosso, che consentiranno test sempre più rigorosi delle teorie fisiche fondamentali; De Natale discute i molteplici campi di applicazione, anticipando le principali potenzialità e scenari futuri per le possibili misure fisiche su scala di laboratorio e a energie dell’elettronvolt.

Giuseppe Gorini presenta l’attuale stato dell’arte sull’utilizzo dei neutroni come sonda per lo studio del patrimonio culturale. In questo ambito illustra in particolare una nuova tecnica che utilizza la risonanza nucleare di neutroni epitermici per l'indagine non invasiva di manufatti in 3D. Questa tecnica, originariamente sviluppata per applicazioni in fisica della materia (in sistemi magnetici, in semiconduttori e in isolanti), ha ottime opportunità di sviluppo presso le grandi infrastrutture di ricerca costruite intorno a sorgenti di neutroni di elevata intensità.

Nelle sessioni parallele è presentato un ampio ventaglio delle ricerche e delle potenzialità, presenti nel panorama italiano, nei settori dell’astrofisica, della fisica nucleare e subnucleare, della geofisica e della fisica della materia; ricerche che trovano applicazioni nello sviluppo degli acceleratori, delle sorgenti di luce di sincrotrone, di laser a elettroni liberi, di neutroni e di plasmi, nello sviluppo di metodologie e tecnologie metrologiche, di strumenti e metodi utili allo studio dei materiali d’interesse storico artistico, nella medicina e infine nel settore energetico e spaziale. La qualità e l’ampiezza dei contributi evidenzia una ricerca di base in espansione e una un’ampia e diversificata capacità di sviluppo di tecnologie innovative.


Sezione 7: Didattica e storia della fisica
Presidenti: Paolo Rossi (Pisa)

La Didattica della Fisica è presente al Congresso 2015 con dieci relazioni su invito e una cinquantina di comunicazioni, a riprova dell’interesse suscitato dalle tematiche didattiche e della vitalità della ricerca (teorica e applicata) che si continua a svolgere in quest’ambito. La relazione generale è affidata a Laurence Viennot, Laboratoire de Didactique André Revuz, Université Paris Diderot, che parla del ruolo della strutturazione concettuale e del metodo critico nell’insegnamento della fisica.

I temi affrontati vedono quest’anno una particolare enfasi nei riguardi dell’insegnamento dell’ottica e dei fenomeni fisici ad essa collegabili, per l’ovvia connessione con l’Anno Internazionale della Luce, ma ampio spazio è occupato anche dalle problematiche legate all’insegnamento della Fisica Moderna nella scuola secondaria e della Meccanica Quantistica nei primi anni degli studi universitari. Anche l’insegnamento dell’astronomia, sia a livello di scuola secondaria sia a livello universitario, è affrontato in diversi interventi. Numerosi anche i richiami al Progetto Lauree Scientifiche e al ruolo svolto dall’insegnamento della fisica in tale contesto.

La Storia della Fisica vede gli interventi concentrati in due sedute consecutive, mercoledì e giovedì mattina. Alle sei relazioni su invito si affiancano alcune comunicazioni. I temi sono assai vari, passando da interventi riferiti a figure storiche della fisica italiana dell’Ottocento (Melloni, Blaserna) ad ulteriori approfondimenti relativi al primo e secondo Novecento, in connessione con le figure di Fermi, Majorana e Gatto, e in relazione alle origini della ricerca sulle onde gravitazionali.

Nell’ambito della sessione si svolgono anche due interessanti Tavole Rotonde. La prima, nella giornata di giovedì, sul tema di come formulare un’adeguata politica per l’energia a livello europeo: “How to come to a rational energy policy in Europe”. La seconda, venerdì pomeriggio a conclusione dei lavori, dal titolo: “La Formazione degli Insegnanti” è rivolta all’attualissima problematica della formazione degli insegnanti di fisica per la scuola secondaria.

Società Italiana di Fisica - Via Saragozza 12 40123 Bologna P.IVA 00308310374 | credits