Highlights delle sezioni

Sezione 1: Fisica nucleare e subnucleare
Presidente: Federico Antinori

Nell’ambito della Sezione 1 vengono discussi i risultati più attuali nel campo della Fisica Subnucleare e Nucleare. Soltanto alcuni dei temi trainanti del programma verranno delineati qui di seguito.

L’ottimo funzionamento di LHC durante il Run2 sta garantendo agli esperimenti un abbondante campione di dati che sara’ fondamentale per il consolidamento del Modello Standard e per la ricerca di processi di nuova fisica. Durante il Congresso SIF di quest’anno sara’ presentato lo stato dell’arte delle misure di ATLAS e CMS alla nuova energia di 13 TeV sulle proprietà del bosone di Higgs.

La ricerca di segnali di nuova Fisica sara’ oggetto di discussione, con particolare attenzione agli studi di risonanze ad alta massa, particelle esotiche e materia oscura. Saranno inoltre presentati i risultati più recenti di LHCb riguardanti le ricerche di violazione di CP e le anomalie nei decadimenti di mesoni D e B, misure fondamentali per la ricerca di nuova fisica nel settore del sapore.

I risultati più significativi ottenuti da ALICE in collisioni tra ioni pesanti ad energia ultra-relativistica saranno presentati, con l’obiettivo di delineare le proprietà fondamentali del Quark-Gluon Plasma, lo stato deconfinato di quark e gluoni presente in natura solo pochi istanti dopo il Big Bang.

Le potenzialità dell’acceleratore del CERN aumenteranno ulteriormente nei prossimi anni quando LHC incrementerà sostanzialmente la propria luminosità ed opererà all’energia di progetto. I quattro grandi esperimenti ATLAS, CMS, ALICE e LHCb subiranno upgrade importanti per sfruttare al meglio le possibilità offerte dall’acceleratore e la preparazione di questa nuova fase di sperimentazione sarà discussa durante il Congresso.

Nell’ambito della ricerca di nuovi adroni pesanti e nuovi stati “quarkonium-like” verranno discussi i più recenti sviluppi di spettroscopia adronica ai collider elettrone-positrone. Le stelle di neutroni rappresentano un laboratorio naturale per studiare la materia fortemente interagente in condizioni estreme di densità. Alcune delle caratteristiche più interessanti delle stelle di neutroni e i modelli che descrivono l’equazione di stato della materia ad elevata densità e a bassa densità sfruttando gli studi dell’energia di simmetria verranno presentati.

La Fisica Nucleare contribuisce in modo importante ad affrontare problemi d’interesse in ambito astrofisico. La comprensione della nucleosintesi e dell’evoluzione stellare richiede una adeguata conoscenza dei processi nucleari che le determinano. Il programma della collaborazione ERNA per lo studio di alcune reazioni nucleari che svolgono un ruolo importante nella combustione stellare dell’idrogeno, dell’elio e del carbonio e nella nucleosintesi del Big Bang sarà delineato.

Verranno inoltre presentate le potenzialità della spettroscopia gamma nella definizione delle proprietà nucleari tramite lo studio di nuclei esotici lontani dalla valle di stabilità e sarà discusso il programma scientifico della nuova facility SPES ai Laboratori Nazionali di Legnaro che produrrà fasci di ioni radioattivi tramite la fissione indotta su un bersaglio da un intenso faccio di protoni.

Sezione 2: Fisica della materia
Presidente: Diederik Sybolt Wiersma

La fisica è “la scienza della natura nel senso più ampio”, e fino a qui possiamo essere tutti d’accordo. Ma che cosa possiamo considerare “materia”? I due relatori plenari, Daan Frenkel e Francesco Pegoraro affronteranno due casi molto particolari.

Il primo relatore parlerà della materia mesoscopica, assemblata da piccoli pezzi tondi, quadrati, oppure con forme strane e complesse. Quale tipo di materia possiamo creare assemblandola a partire dai suoi costituenti? Come avviene un processo di “self-assembly”? Possiamo creare una forma di auto-assemblaggio intelligente per ottenere delle strutture complesse con poche regole semplici o con dei costituenti “intelligenti”? Questi saranno i temi affrontati da Daan Frenkel, professore di chimica presso la Cambridge University e Fellow della Royal Society.

La seconda relazione plenaria sarà presentata da Francesco Pegoraro, professore di fisica dell’Università di Pisa e socio corrispondente dell'Accademia dei Lincei. Parlerà del gas ionizzato o plasma, in particolare in interazione con dei campi elettromagnetici molto grandi. La materia elettromagnetica – unica per la sua dinamica collettiva e non-lineare – è generalmente in assenza di equilibrio termodinamico. Pegoraro affronterà le analogie che si incontrano negli esperimenti di fusione termonucleare, di plasmi di laboratorio, nello spazio interplanetario o negli ammassi di galassie, fino ai plasmi relativistici prodotti da impulsi laser di grandissima intensità.

Qualche esempio delle ulteriori questioni, affrontate dagli altri relatori, sono:
- Un’onda luminosa può subire effetti d’interferenza, anche se soggetto a scattering (apparentemente) inelastico?
- Sarà possibile realizzare dei laser in grado di emettere potenze dell’ordine del petawatt, e, in quel caso, sarà possibile influenzare la dinamica di un plasma usando la forza di frizione della radiazione?
- Un robot può essere così piccolo da poter camminare su un capello umano?
- Quali possono essere dei nuovi materiali per l’opto-elettronica, e per la conversione di energia solare?
- Se conosco l’ora esatta a Torino, con quale precisione posso conoscerla anche a Firenze?
- Si possono collegare due transistor a super-conduttore, e come si comporterebbe questo nuovo dispositivo?
- Come si comporta un sistema colloidale se il potenziale d’interazione tra le particelle viene modificato dal suo ambiente?
- Saranno valide le leggi dell’elettrodinamica quantistica nella situazione estrema di un plasma in interazione con un laser molto intenso?
- Quanti titoli di Nokia compravano gli svedesi durante la bolla delle dot-com?
- Come è la dinamica di semi-conduttori bi-dimensionali sulla scala dei tempi ultra-veloce?

Domande interessanti, che non sempre avranno una risposta semplice o intuitiva.

Sezione 3: Astrofisica
Presidente: Sabino Matarrese

Sezione 4: Geofisica e fisica dell'ambiente
Presidente: Augusto Neri

Nell’ambito della Sezione 4 “Geofisica e fisica dell’ambiente” verranno presentate alcune delle più recenti ricerche relative all’applicazione della fisica alle scienze della Terra. La Sezione è suddivisa in 6 principali tematiche quali fisica dell’atmosfera oceanografia e climatologia, geomagnetismo e interazioni Sole-Terra, telerilevamento, sismologia sismo-tettonica e geodinamica, geodesia e fisica dell’ambiente, e fisica del vulcanismo dei magmi e delle rocce. Di particolare interesse e attualità sarà la Relazione Generale tenuta dal Dott. Antonio Piersanti (INGV) che illustrerà, anche alla luce del recente terremoto dell’Italia Centrale, le attuali capacità e limitazioni della sismologia quantitativa nonché le prossime sfide di questa scienza

Nella seduta di fisica dell’atmosfera, oceanografia e climatologia verranno illustrate ricerche sulle complesse relazioni che intercorrono tra le diverse componenti fluide del nostro pianeta e che determinano la sua evoluzione climatica. Studi su misure lidar di profili atmosferici in grado di quantificare la dinamica turbolenta dell’atmosfera, l’analisi dei fenomeni fisici e chimici che caratterizzano la stratosfera polare, le complesse relazioni tra geosfera, idrosfera e clima nelle aree continentali, nonché l’analisi delle onde di calore estreme avvenute in Europa e Africa negli ultimi decenni, sono alcune delle principali ricerche che verranno presentate.

La seduta di geomagnetismo e interazione Sole-Terra riguarderà prevalentemente l’analisi degli effetti generati sul campo magnetico terrestre dalla variabilità del vento solare, dal campo magnetico interplanetario o più genericamente dalla dinamica magnetosferica. Particolare attenzione è rivolta alla caratterizzazione della componente magneto-ionosferica del campo geomagnetico durante la tempesta di San Patrizio del marzo 2015 che rappresenta la tempesta geomagnetica più intensa dell’attuale ciclo dell’attività magnetica solare. Verrà inoltre discussa la relazione tra la variabilità solare ultravioletta, la concentrazione e dinamica dell’ozono stratosferico e le variazioni della temperatura nella troposfera terrestre.

Durante la seduta di telerilevamento, le relazioni si concentreranno su alcune delle tecniche più innovative per l’osservazione dei fenomeni naturali ed antropici. In particolare verrà illustrata e discussa la tecnica InSar applicata allo studio della subsidenza del suolo, e mostrato come questa tecnica possa raggiungere gradi di precisione dell’ordine del millimetro per movimenti lenti del terreno. Verrà inoltre presentata una tecnica multispettrale sviluppata ad hoc per la misura del particolato atmosferico ed i risultati ottenuti dalla sua applicazione in Pianura Padana. Infine saranno illustrati i risultati di campagne di misure aeree condotte con strumentazione iperspettrale, mostrando come tale strumentazione sia anche adatta a misurare lo stress vegetativo di zone boschive.

La seduta di geodesia riguarderà soprattutto lo studio della variazione del livello del mare e, in particolare, il suo innalzamento. In particolare si discuterà del contributo delle misure geodetiche nello studio delle interazioni tra oceani, atmosfera, criosfera e Terra solida come responsabili delle variazioni osservate nel record storico. Si parlerà inoltre dell'utilizzo di diverse tecniche geodetiche come strumento per il monitoraggio dei ciclo idrologico. Infine, verrà presentato l'incredibile sviluppo avvenuto negli ultimi 25 anni delle tecniche radar interferometriche (InSAR) grazie alle quali siamo oggi in grado di osservare, con elevatissima precisione, anche piccole deformazioni del suolo su vaste aree della superficie terrestre. Altri interessanti contributi della sessione riguarderanno l'utilizzo di dati geodetici per lo studio di faglie attive e sismogeniche e studi di fisica dell'ambiente.

Le relazioni della seduta di sismologia e geodinamica si concentreranno su alcuni recenti progressi nello studio della composizione e della dinamica dell’interno della Terra. Tali progressi si sono ampiamente basati sullo sviluppo della tomografia sismica a sua volta in larga parte dovuto alla rapida evoluzione delle risorse di calcolo numerico. In particolare nella seduta verrà presentata una modellazione congiunta di dati sismologici e vincoli dinamici, secondo uno schema che promette di giungere a definire modelli dei processi tettonici coerenti sotto diversi punti di vista. Si parlerà inoltre dell’utilizzo del campo d’onda diffuso, in altre parole il rumore sismico di fondo, come dato che può essere convenientemente utilizzato come sorgente di energia per la tomografia sismica, al posto del segnale originato dai terremoti. Infine verrà illustrato un risultato della tomografia basata sul rumore sismico e una applicazione del modello strutturale 3D per comprendere la propagazione di onde sismiche potenzialmente pericolose in territori attigui la sede di questo congresso.

Infine, la seduta di fisica del vulcanismo dei magmi e delle rocce comprende un’insieme di presentazioni sulle diverse metodologie, nonchè sulla loro integrazione, utilizzate oggi per comprendere i processi che governano la risalita del magma nella crosta e la dinamica dei processi eruttivi. Tra le ricerche che verranno presentate si evidenziano gli studi sullo sviluppo di modelli fisici inversi in grado di utilizzare i dati di monitoraggio per analizzare i processi di risalita del magma, lo studio dei processi chimico-fisici di non-equilibrio gas-melt in magmi a diversa cristallinità, lo studio dei fulmini vulcanici in laboratorio e in natura, i risultati della recente perforazione profonda ai Campi Flegrei, nonchè diversi studi di modellistica fisica e numerica dei principali fenomeni vulcanici.

Sezione 5: Biofisica e fisica medica
Presidente: Cristiana Peroni

Sezione 6: Fisica applicata, acceleratori e beni culturali
Presidente: Francesco Priolo

La presente Sezione tratta aspetti interdisciplinari della Fisica con grandi potenzialità applicative e ricadute industriali. La Fisica Applicata si occupa dello studio delle applicazioni tecnologiche con impatto nei settori più svariati, la Fisica degli acceleratori riguarda gli studi di avanguardia nella fabbricazione di acceleratori e sorgenti di ultima generazione e nel controllo dei fasci, e la Fisica dei beni culturali tratta le applicazioni fisiche alla salvaguardia e allo studio del nostro immenso patrimonio culturale. Scopo della presente Sezione è dare uno spaccato dello stato dell’arte della Fisica in questi campi.

È in questo contesto che si inseriscono le due relazioni generali tenute da Matthias Wuttig e Santo Gammino. Wuttig, dell’Università di Aachen, è tra i maggiori esperti internazionali di memorie a cambiamento di fase, un tipo innovativo di memorie non volatili che potrebbero rivoluzionare il mercato. La sua relazione dal titolo “Advanced functional materials by design: the mistery of resonance bonding” ci darà uno spaccato dello stato della ricerca internazionale nel campo. Gammino, dei Laboratori Nazionali del Sud, ci parlerà di “Sorgenti ioniche di nuova generazione per acceleratori ad alta intensità” dandoci una panoramica dello sforzo nazionale sul potenziamento delle sorgenti.

La sezione includerà anche un’ampia serie di contributi su invito in cui qualificati relatori tratteranno temi di frontiera all’interfaccia fra settori caratterizzati da grande vivacità culturale ed applicativa.

Di beni culturali parleranno:
- Giuseppe Gorini, Università Milano Bicocca: Neutrons and archaeometallurgy.
- Alessia Cedola, CNR-Nanotec: Virtual unrolling and deciphering of Herculaneum papyri by X-ray phase-contrast tomography.
- Alessandro Patelli, Università di Padova: Atmospheric pressure plasma jet as a cleaning tool for cultural heritage: results and perspectives.

Di fisica applicata, fotonica e fotovoltaico parleranno:
- Mauro Nisoli, Politecnico di Milano: Attosecond electron dynamics in biologically relevant molecules.
- Alessia Irrera, CNR-IPCF, Messina: Silicon Nanowires: Synthesis, Optical Properties and Biosensing Applications.
- Gaetano Scamarcio, Università di Bari: Self-mixing interferometry in quantum cascade lasers.
- Beatrice Fraboni, Università di Bologna: Direct X-ray photoconversion in flexible, ultra-low voltage organic thin film devices.
- Carla Andreani, Università di Roma Tor Vergata: Direct measurements of quantum kinetic energy tensor in stable and metastable water near the triple point: an experimental benchmark.
- Miriam Vitiello, CNR-Nano e NEST SNS, Pisa: High performance Terahertz Nano-detectors based on 2D Materials and Van der Walls heterostructures.
- Mario Tucci, ENEA Frascati: Amorphous/crystalline silicon heterojunction solar cells: state of the art and future challenges.

Di nuove sorgenti e fasci ionici parleranno:
- Massimo Ferrario, Laboratorio Nazionale di Frascati, INFN: Plasma Acceleration experiments at SPARC_LAB.
- Danilo Rifuggiato, Laboratori Nazionali del Sud, INFN: Potenziamento del Ciclotrone Superconduttore ai Laboratori Nazionali del Sud: stato e prospettive.
- Jeffery Wyss, Università di Cassino: The Legnaro neutron source suite.
- Vincenzo Guidi, Università di Ferrara: Orientational coherent interactions in crystals for manipulation of charged particle beams and for the generation of hard gamma quanta.
- Alberto Andrighetto, Laboratorio Nazionale di Legnaro, INFN: Il progetto SPES: La facility INFN per la fisica dei fasci esotici e applicazioni in medicina nucleare.

Una sessione speciale, tenuta Giovedì 29 Settembre dalle 9.00 alle 13.00, sarà dedicata alla memoria di Paolo Mazzoldi, Professore Emerito all’Università di Padova, grande maestro per generazioni di fisici. La sessione, presieduta da Alberto Carnera, verrà introdotta da una relazione di Emanuele Rimini su “Paolo Mazzoldi e la ricerca con fasci ionici in Italia”. Seguiranno le relazioni su invito e le comunicazioni di alcuni allievi e collaboratori di Mazzoldi. In particolare le relazioni su invito saranno tenute da: - Giovanni Mattei, Università di Padova: Enhanced optical functionalities with Au-based nanostructures.
- Antonio Miotello, Università di Trento: New photocatalytic coatings assembled with core-shell and urchin nanoparticles to purify water.
- Michele Perego, CNR-IMM Agrate (Milano): Mechanism of dopant incorporation in Si nanostructures.

Sezione 7: Didattica e storia della fisica
Presidente: Giulio Peruzzi

Le tre aree tematiche della sezione 7 sono la didattica della fisica, la storia della fisica e la comunicazione e diffusione della cultura scientifica. Si è cercato pertanto, nei limiti del possibile, di dare coerenza alle varie sessioni, sottolineando al tempo stesso l’autonomia delle diverse aree tematiche, ma anche i loro innegabili punti di contatto. La relazione generale sull’entanglement quantistico, tenuta da Alberto Rimini, è in questo senso emblematica: infatti il dibattito su questo nuovo aspetto del “reale” accompagna la storia delle interpretazioni della meccanica quantistica fin dal 1935, ed è al tempo stesso un nodo concettuale centrale per introdurre i nuovi scenari, teorici e sperimentali, della meccanica quantistica nelle scuole e nelle università e uno dei temi ricorrenti nella comunicazione della fisica.

Alla vitalità e all’interesse per questi temi, dimostrata anche dalla numerosità degli interventi pervenuti, fa da contraltare un progressivo declino di questi settori nell’ambito accademico italiano, in controtendenza con quanto avviene in molti altri Paesi, in Europa e nel mondo.

Questa situazione ha ispirato la scelta delle relazioni su invito. In primo luogo, si è dato spazio a giovani che, in Italia o all’estero, svolgono attività in questi settori, anche in posizioni prestigiose, ma che ancora non hanno certezza di poter proseguire in futuro le loro ricerche. Si trovano loro contributi nelle sessioni di lunedì pomeriggio, mercoledì mattina e pomeriggio, giovedì mattina. Un segnale che la SIF vuole dare sia a loro, di incoraggiamento e speranza, sia al Paese, perché presti maggiore attenzione a queste ricerche.

In secondo luogo, si è ritenuto importante mettere in evidenza come, sia a livello italiano che europeo, molti siano i progetti (dal Piano Lauree Scientifiche-PLS, a vari progetti europei dedicati alle ricerche nel campo della didattica della fisica, della storia della fisica e della strumentazione scientifica, dei musei e del cultural heritage) nei quali sono impegnati ricercatori italiani, la maggior parte dei quali solo con borse di studio. La sessione di lunedì pomeriggio, per esempio, è quasi interamente dedicata al Piano Lauree Scientifiche (PLS), anche alla luce del recente avvio del nuovo PLS, e nella sessione di giovedì pomeriggio si parlerà di vari progetti europei in ambito didattico. Mentre i musei, dal punto di vista sia della didattica sia della storia della fisica e della strumentazione scientifica, saranno il tema dominante della prima parte di comunicazioni della mattina di giovedì.

In terzo luogo, invitando alcuni dei protagonisti italiani degli ultimi decenni che hanno dato contributi significativi in vari campi della fisica, si è voluto da un lato fornire testimonianze di prima mano agli storici della fisica e, dall’altro, mettere in evidenza l’ingente lavoro di ricerca che ancora deve essere fatto. Questi interventi si trovano nelle sessioni di martedì pomeriggio e venerdì mattina.

Infine non si è trascurato il tema della comunicazione e diffusione della cultura scientifica, oggi così centrale e nel quale l’Italia sconta ancora un certo ritardo rispetto a molti altri Paesi. E questo, sia detto per inciso, nonostante cresca la domanda di cultura scientifica in Italia, come attestato per esempio dall’incremento, almeno negli ultimi dieci anni, del mercato editoriale nel settore. La sessione conclusiva di venerdì pomeriggio è eminentemente dedicata proprio a questo cruciale tema.

Della sezione 7 fa anche parte una tavola rotonda dal titolo “Fermi: ieri oggi e domani”, che si terrà lunedì sera nella splendida cornice della Sala dei Giganti, una delle sale storiche dell’Università di Padova. La tavola rotonda ricostruirà i contorni dell’attività scientifica complessiva di Fermi in occasione dei 90 anni della statistica di Fermi-Dirac.

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