Presentazione agli studenti del primo anno
1/10/2014
Università di Roma “Tor Vergata
Maurizio De Crescenzi
e-mail: [email protected]
Obiettivi di un corso di Laurea in
Fisica (1)
Di cosa si occupa un fisico? Nella percezione comune
l’attività di un fisico appare più difficile da definire
rispetto a quella di un ingegnere, un medico o un
avvocato. Queste figure professionali apprendono nei
corsi universitari le “regole dell’arte” caratteristiche
della loro professione.
Il corso di Laurea in Fisica non insegna un “mestiere”
ma fornisce piuttosto un approccio generale per
affrontare problemi in cui sia fondamentale la
comprensione delle leggi che governano il
funzionamento di un sistema.
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Obiettivi di un corso di Laurea in
Fisica (2)
Gli obiettivi principali sono:
- Fornire una comprensione del mondo fisico (e non
solo)
- Sviluppare la capacità di sperimentare (per chi ha
inclinazione sperimentale) o di sviluppare modelli
matematici del mondo fisico (per chi è inclinato alla
teoria)
- Fornire una solida disciplina di lavoro
Sviluppare la capacità di inquadrare in tempi
ragionevolmente brevi, e possibilmente a risolvere, un
problema scientifico di cui non si era mai sentito parlare
prima
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Obiettivi di un corso di Laurea in
Fisica (3)
Questo approccio fornisce una grande elasticità
mentale e permette l’inserimento in un ampio spettro
di attività
Di conseguenza gli esami rappresentano la verifica che
lo studente abbia acquisito, per ciascuna materia, uno
strumento di lavoro da utilizzare nella risoluzione di
problemi
Sviluppo del senso critico e specialmente auto-critico
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Cosa e’ un CFU?
Il credito formativo universitario (spesso abbreviato in
CFU) è una modalità utilizzata nelle università italiane
per misurare il carico di lavoro richiesto allo studente.
Ad ogni esame universitario è infatti associato un certo
numero di CFU, che ne stimano l'impegno richiesto;
convenzionalmente 1 CFU è pari a 25 ore di lavoro
(indipendentemente se questo sia svolto come studio
personale o come frequenza a laboratori o lezioni). Per
conseguire la laurea triennale occorrono 180 CFU;
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I corsi: Matematica
10 Anno, 12 cfu
Geometria
10 Anno, 12 cfu
Calcolo 2
20 Anno, 9 cfu
Metodi Matematici della Fisica 30 Anno, 9 cfu
Calcolo 1
Lo strumento matematico, come propedeutico alla
Fisica, va acquisito il più rapidamente possibile
Il calcolo infinitesimale (Calcolo 1 e 2) è lo strumento
cruciale che permette di esprimere il comportamento di
sistemi fisici in termini di equazioni differenziali
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I corsi: Fisica di base
Fisica 1
10 Anno, 15 cfu
Fisica 2
20 Anno, 12 cfu
Fisica 3
20 Anno, 6 cfu
Meccanica Analitica
20 Anno, 7 cfu
Questi corsi forniscono una rappresentazione scientifica
e quantitativa dei fenomeni immediatamente osservabili
nel mondo circostante
I corsi di Fisica 2 / 3 introducono alla Relatività ristretta
come naturale conseguenza delle equazioni dell’elettromagnetismo
La Meccanica Analitica fornisce una ri-formulazione
estremamente potente delle equazioni del moto che
prelude alla trattazione quantistica dei sistemi
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I corsi: Laboratori di base
Laboratorio di Fisica 1
Laboratorio di Fisica 2
Lab di Calcolo numerico
e informatico
10 Anno, 10 cfu
20 Anno, 10 cfu
20 Anno, 9 cfu
I Laboratori forniscono le basi del metodo sperimentale
e introducono al concetto di errore di misura, di cruciale
importanza per comprendere i limiti di una “dimostrazione
sperimentale”
Il lab di Calcolo introduce ai metodi di computazione e
simulazione di processi complessi di cui si assume di
conoscere le leggi di base
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Altri corsi
Inglese
30 Anno, 10 cfu
La chimica prelude alla Struttura della Materia
Chimica
9
I corsi: Fisica Avanzata
Meccanica quantistica
30 Anno, 10 cfu
Struttura della Materia
30 Anno, 9 cfu
Fisica Nucleare e sub-nucl. 30 Anno, 6 cfu
Meccanica statistica
30 Anno, 6 cfu
Introducono alla Fisica dell’atomo e del nucleo che si
comportano in modo drammaticamente diverso da
quello dei sistemi macroscopici
I metodi della meccanica statistica permettono di
trattare sistemi con un elevato numero di particelle
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Laboratorio di elettronica
Laboratorio 3
30 Anno, 8 cfu
Introduce alla fisica che è alla base delle tecnologie
elettroniche
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Corsi a scelta e prova finale
30 Anno, 2x6 cfu
Prova finale
8 cfu
La prova finale consisterà in uno stage di ricerca da
svolgersi presso uno dei gruppi operanti presso il
Dipartimento di Fisica di Tor Vergata. Sono possibili
anche stage svolte presso altri Dipartimenti di Fisica
e/o Centri di Ricerca (CNR, INFN, industrie)
Alla fine dello stage lesame finale consisterà in una
presentazione davanti ad una commissione che
rilascerà il titolo di Dottore in Fisica, Laurea Triennale.
2 corsi a scelta libera
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Conclusioni
Il corso di Laurea in Fisica si propone primariamente
di fornire allo studente una grande elasticità mentale
nel trattare i problemi
Questo approccio, alternativo all’insegnamento di un
“mestiere basato su regole dell’arte” e tipico del
metodo della ricerca, permette l’inserimento in un
ampio spettro di attività
Credo che in un momento di profonda incertezza
come quello che il mondo occidentale sta vivendo
questo sia un approccio promettente
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The world’s smallest magnet
Magnetic STM at 0.3K of Fe free atoms
deposited on Cu(111)
Wiesendanger group, Hamburg
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«Current-Driven Spin Dynamics of Artificially Constructed Quantum Magnets»
Alexander Ako Khajetoorians, Roland Wiesendanger et al.
SCIENCE 339, 55 (2013)
The power of “spin-polarized”
scanning tunneling microscope (SP-STM)
relies on an atomically sharp
magnetic needle which can be freely
positioned above single atoms, move it
and sense their magnetic orientation.
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UHV STM at Rome
Tor Vergata
Single Wall
Carbon Nanotube
ESPRIT project,
INFM & CNR funds
Direct determination of
Diameter, Chirality ,
local order and metallicity
HOPG & porphyrins
1 nm
“Studies of the adsorption of tetraphenylporphyrin
molecules on graphite”
M.Scarselli, M.De Crescenzi et al.
Surface Science 601 (2007) 5526–5532
Self-assembly phenomena
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Del Gobbo, Castrucci, Scarselli, De Crescenzi et al., J. Mater. Chem. C 1, 6752–6758 (2013)
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A three-dimensional carbon nanotube
network for water treatment
L.Camilli, M.De Crescenzi et al.
Nanotechnology 25 (2014) 065701
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19
Neuroni e sinapsi
I neuroni sono i componenti fondamentali del tessuto
nervoso e formano circuiti complessi in grado di
ricevere, elaborare, conservare e trasmettere
l'informazione con grande rapidità anche a notevole
distanza all'interno del corpo umano. Nel sistema
nervoso centrale dell'uomo sono presenti
approssimativamente 1012 (100 miliardi) neuroni.
Tutte le attività nervose, come apprendimento e
memoria, dipendono dal trasferimento di
informazioni tra cellule nervose e dall'efficienza di
ciascuna sinapsi nel rilasciare il neurotrasmettitore.
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Reconnecting signaling pathways of the brain after neuronal injury.
Increasing the effectiveness of neural signal transmission can be related
to specific properties of CNT materials, such as high electrical conductivity
M.Prato et al. Carbon Nanotube Substrates Boost Neuronal Electrical Signaling
NanoLetters 5, 1107 (2005)
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The results strongly suggest that the growth of neural
circuits on a CNT grid is accompanied by a significant
increase in the activity of the entire network.
The increase in the transmission
of neural signals can be related
to specific properties of CNTs,
such as high electrical conductivity.
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Future applications: Nanomaterials for Neural Interfaces
It has been shown that carbon nanotubes improve the responsiveness of neurons by
forming tight contacts with the cell membranes that might favor electrical shortcuts
between the proximal and distant compartments of the neuron. The 3D network of
carbon nanotubes might affect more effectively the collective electrical activity of
cultured neuronal networks.
M.Prato et al. ,
Advanced Materials 21, 3970 (2009)
Nature Nanotechnology 4, 126 (2009)
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