CAMPUS di MATEMATICA e FISICA MODERNA

Marina di Massa 17-19 aprile 2020

Per gli STUDENTI del triennio della SCUOLA SUPERIORE

Programma dei seminari di Fisica e Astrofisica (2 ore)

SEMINARIO "WHY LHC? - 1ST EPISODE: OUT OF NOTHING?"
Docente prof. Lorenzo Galante – Politecnico di Torino
Argomenti

Primo di tre episodi della serie dedicata alle avventure delle leggi fisiche che si intrecciano nelle collisioni tra particelle.

Ambientata al CERN, all'interno di uno dei grandi rivelatori di LHC, affronta il tema del perché si costruiscano acceleratori. Nel primo episodio, intitolato "Out of nothing?", i partecipanti saranno chiamati ad analizzare direttamente dati di LHC, da collisione protone – protone, per scoprire il primo dei perché si costruiscano acceleratori sempre più potenti.

Materiali richiesti ai partecipanti:

  • Calcolatrice;
  • quaderno;
  • pc con autonomo collegamento alla rete (hotspot).

SEMINARIO "ALCUNI CONCETTI DI RELATIVITA' GENERALE"
Docente prof. Marco Billò – Università di Torino
Argomenti

In questo seminario si descrive il percorso che portò Einstein dal principio di equivalenza forte alla formulazione una teoria geometrica in cui il ruolo della gravità viene assunto dalla metrica, cioè dalla regola per calcolare le vere distanze in coordinate qualsiasi. In tal modo si arriva a formulare le leggi della fisica in modo valido in qualsiasi sistema di coordinate. Si discute anche in modo semplice, ma con esempi espliciti in due dimensioni, il significato matematico della metrica stessa e della sua curvatura. SI considera poi brevemente qualche aspetto attuale della relatività generale, quale le onde gravitazionali.

SEMINARIO "UNA BREVE INTRODUZIONE ALLA MECCANICA QUANTISTICA"
Docente prof. Marco Billò – Università di Torino
Argomenti

In questo seminario si introducono i principali concetti base della Meccanica quantistica: stati del sistema, operatori, possibili risultati delle misure, interpretazione probabilistica, evoluzione temporale (equazione di Schroedinger). Si cerca di lavorare al livello più semplice possibile, ma si introdurranno brevemente alcuni concetti e tecniche matematiche necessari: numeri complessi, matrici, prodotti scalari sullo spazio degli stati in particolare. Si considereranno alcuni esempi semplici: particelle polarizzate, oscillatore armonico, ...

SEMINARIO "LA FISICA PER LA DIAGNOSI IN MEDICINA"
Docente prof.ssa Simona Giordanengo – Università di Torino
Argomenti del Corso

Alla fine dell'800, con la scoperta dei raggi X e della radioattività naturale, la fisica inizia a studiare le interazioni delle radiazioni ionizzanti con la materia, incluso l'uomo. Nasce così la fisica medica che ha il compito di sviluppare metodi e strumentazioni cliniche per la diagnosi e la cura in medicina.

Approfondiremo i principi fisici alla base delle strumentazioni che usano radiazioni per produrre le immagini del nostro scheletro e dei nostri organi interni. Vedremo il contributo della fisica alla diagnostica per immagini parlando di esami diagnostici come CT (tomografia computerizzata), PET (tomografia ad emissione di positroni) e risonanza magnetica. Verranno messe in evidenza le differenti tecnologie usate e le differenti finalità diagnostiche. Infine individueremo gli ambiti e le tecnologie in cui la fisica può contribuire alla medicina del futuro.

SEMINARIO "COME LE RADIAZIONI CURANO I TUMORI"
Docente prof.ssa Simona Giordanengo – Università di Torino
Argomenti del Corso

La fisica della radioattività e delle radiazioni ionizzanti ha contribuito allo sviluppo di avanzate tecniche per la cura dei tumori come la radioterapia. Vedremo i principi fisici e radiobiologici su cui si basa sia la radioterapia convenzionale che utilizza fasci di fotoni o elettroni di alta energia, che la più avanzata adroterapia, che fa uso di protoni e ioni carbonio prodotti da acceleratori di particelle del tutto simili al Large Hadron Collider del CERN di Ginevra.

Parleremo di tipi differenti di radiazioni, di distribuzione di dose sul bersaglio tumorale e di strategie utilizzate per proteggere i tessuti e gli organi sani. Capiremo perché gli adroni sono molto selettivi ed efficaci su alcuni tumori ma difficili da usare in presenza per esempio di organi in movimento come i polmoni.

Infine andremo alla scoperta dei tre centri italiani di adroterapia: il CATANA di Catania, il CNAO di Pavia e il Protonterapia di Trento.