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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20031 Le frontiere della Fisica ovvero Il deserto dei Tartari

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20032 Enrico Onofri Marconi: maturit nel 1964 Laurea in Fisica, U.Parma, 1968 Princeton U., 1976 CERN, 1981-1982 U.Trento, 1986-1989 U.Parma, 1990- 70 lavori su riviste internazionali, 2 libri Dipartimento di Fisica, U.Parma, 905225 onofri@unipr.it

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20033 Fisica alla parmigiana (?) Le radici La fisica del XX secolo Le sfide del 2000 Il dilemma ricerca pura/applicata Le prospettive per i giovani scienziati

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20034 Album di famiglia Johannes Kepler Galileo Galilei Isaac Newton, Bernoulli, Huygens, Leibnitz, Laplace, Lagrange J. Maxwell, M. Faraday, G.Hertz, G.Marconi... Albert Einstein Planck, Bohr, Schroedinger, Heisenberg, Born, Dirac, Pauli, Fermi, Landau,Chandrasekhar,Feynman, Gellmann, Wigner, Glashow, Weinberg, Salam, Hawking,

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20036 Johannes Kepler Il sistema copernicano trova il fondamento sperimentale Kepler dimostra che le orbite dei pianeti sono ellittiche, sfruttando i copiosi dati astronomici di Tycho Brahe

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20037 Le leggi di Kepler I pianeti descrivono orbite ellittiche il Sole si trova ad uno dei fuochi Legge delle aree (velocit areolare costante Newton) Il periodo di rivoluzione funzione dellasse maggiore dellellisse

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 20039 Galileo Galilei Di Galileo come padre della scienza moderna si detto tutto piace osservare come in Galileo convivano lanima di scienziato moderno (con lenfasi sul ruolo della Matematica nella lettura del libro della Natura), quella di umanista (i suoi scritti sono un modello di stile) e quello di imprenditore illuminato.

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200310 A Galileo si deve lintuizione della Relativit del movimento, il fondamento sperimentale delle conoscenze accoppiato alla descrizione matematica La legge dei gravi Il Cannocchiale Il termometro Il pendolo S. Drake, Galileo web: http://es.rice.edu/ES/hum soc/Galileo/

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200311 Il compasso di Galileocompasso Un antenato del regolo calcolatore Uno strumento plurifunzionale Venduto in centinaia di copie corredato di manuale dellutente Lanalogo di oggi potrebbe essere il supercalcolatore APE, nato in laboratorio di Fisica e ora diffuso in Europa (Teraflops)

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200312 La Matematica di Galileo Geometria Euclidea Aritmetica Il passo decisivo verso la meccanica moderna costituito dal calcolo infinitesimale (che ha le sue radici in Archimede) ma Galileo muore nello stesso anno 1642 in cui nasce Newton il quale svilupper il calcolo infinitesimale

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200313 Newtons Principia http://gallica.bnf.fr/

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200314 Integrali e legge di Keplero Entrambi questi diagrammi sono alla base di algoritmi di calcolo tuttora utilizzati La formula dei trapezi e lalgoritmo leapfrog

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200315 La Meccanica dopo Newton Le leggi della Meccanica e le nuove tecnich matematiche sviluppate da Newton, Leibnitz, Bernoulli, Huygens, Euler, cominciano ad essere applicate (edilizia, grandi strutture, idraulica, etc.)Huygens E LO SONO TUTTOGGI : costituiscono le basi dellingegneria, della scienza delle costruzioni

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200316 La rivoluzione del XX secolo Due costanti fisiche modificano profondamente il quadro apparentemente consolidato della Fisica dell800:

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200317 Entrambe fissano dei limiti Limite assoluto di velocit Limite assoluto di precisione per misure contemporanee

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200318 La Fisica ha inglobato gradualmente questi principi ma il processo ancora in atto Non esiste ancora una teoria consistente che incorpori relativit e fisica quantistica includendo tutte le forze conosciute I tentativi attuali sono rivolti alla formulazione di teorie quantistiche che vivono in spazi a pi di 4 dimensioni e le cui coordinate (x,y,z,t,) non necessariamente rispettano le regole dellaritmetica

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200319 La matematica della fisica quantistica ha le sue radici nell800 Cayley e Hamilton (quaternioni e rotazioni spaziali) Riscoperta da Pauli e fatta progredire da Dirac

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200320 Pubblicit La storia del CERN e della Fisica delle particelle nella seconda met del XX secolo

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200321 La vera storia della scoperta del DNA

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200323 Simmetrie Il tema della simmetria fondamentale nella fisica delle particelle subatomiche

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200324 The eightfold way In 1961, Murray Gellman found symmetry patterns in baryons and mesons when he plotted strangeness versus charge. a) Eight spin baryons arranged in a hexagonal eightfold pattern b) Nine spin zero mesons arranged in a hexagonal eightfold pattern (the antiparticles are opposite their particles and the three particles (which form their own antiparticles) are at its centre).

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200325 Le particelle elementari e la nostra ignoranza Higgs Super-particelle Dark matter Struttura in grande dellUniverso

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200326 Algebrateoria dei GruppiIn vari casi lo stimolo preveniente dalla teoria fisica (teoria quantistica dei campi, meccanica statistica, sistemi dinamici, ) ha fatto progredire la ricerca matematica. Ad esempio lAlgebra e la teoria dei Gruppi hanno fatto progressi sostanziali di pari passo con lo sviluppo della fisica atomica e nucleare. Informatica Computer scienceNegli ultimi 40 anni unaltra disciplina (Informatica o Computer science) entrata in gioco con forza.

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200327 Una troika Il trinomio matematica-fisica- informatica costituisce attualmente un ambito di ricerca e sviluppo considerato strategico nei paesi avanzati (USA, Japan) e lEuropa? Von Neumann e Eniac, 1946 Exalibur, 2003, 12GFLops

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200328 Dove non saremmo mai arrivati senza gli elaboratori veloci Navigazione (astronautica) Dinamica delle galassie Dinamica molecolare Meteorologia Cartoni animati Diagnostica medica (TAC, NMR)

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200329 Un piccolo esempio Le equazioni di Newton per il sistema solare Difficolt insormontabili per pi di 2 corpi celesti solo soluzioni approssimate Oggi solubili su un PC (100 anni in pochi secondi, oppure milioni di anni in poche ore)

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200330 Relativit Generale escalation: Con la teoria di Einstein (1916) i legami tra Fisica e Matematica subiscono unulteriore escalation: le leggi della gravit sono pura geometria e viceversa la geometria vincolata alla presenza di materia

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200331 La teoria prevede che la gravit si propaghi in modo simile alle onde elettromagnetiche: di questo fatto si hanno solo prove indirette, al momento, ma sono in fase di avanzata realizzazione strumenti di rivelazione che dovrebbero permettere di verificare la previsione ( Virgo, Ligo) Il progetto pi pazzo in questo campo rappresentato da LISA

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200332 (immagine non in scala)

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200333 Un fisico di Parma sta lavorando al progetto Michele Vallisneri E diversi gruppi di ricerca (Roma, Trieste, Pisa, Padova, Parma) sono attivi in questo campo di indagine Applicazioni? Principalmente in campo medico (telechirurgia, chirurgia assistita dal calcolatore, robotica)

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200334 Particelle elementari onde gravitazionali Perch il Deserto dei Tartari di Buzzati? Sono venti anni che abbiamo individuato gli ultimi Tartari (W,Z). Tanti altri sono preannunciati ma mancano allappello. HIGGS prima di tutto, ma anche tutte le particelle supersimmetriche, immagine delle particelle note sotto una trasformazione detta supersimmetria. Le onde G sono state previste da 80 anni

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200335 Lattesa non tuttavia snervante come nella fortezza descritta da Buzzati Anche se i Tartari non si faranno vivi, il lavoro non manca e produce risultati comunque utilizzabili per scopi di interesse generale. fallout delle ricerche di base (superconduttivit, diagnostica medica, terapia adronica, sviluppo delle reti di comunicazione, web) web

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200336 Ricerca pura o applicata? E fin troppo ovvio insistere sullimportanza della ricerca applicata (o trasferimento tecnologico). E addirittura un atteggiamento un po superficiale: se avesse il sopravvento, il progresso delle conoscenze segnerebbe un pericoloso rallentamento. Di questo si vedono gi gli effetti negativi (per, grazie Presidente).

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200337 Vi siete mai chiesti... pura fondamentaleArchimede era gi in possesso di conoscenze matematiche e tecniche di ingegneria che per sono rimaste in letargo per secoli. Forse che la mentalit del tempo era troppo orientata alle conquiste materiali? C voluta la stagione del Rinascimento per rilanciare la ricerca pi speculativa (che oggi chiamiamo pura o fondamentale).

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200338 Cosa si pu fare? (perorazione finale) Lafflusso di giovani alle facolt scientifche universitarie, seppure aumentato negli ultimi anni, percentualmente diminuito. Questo un parametro su cui si fa leva per ridurre ulteriormente le risorse destinate alla ricerca pura. Se non vogliamo assistere a un declino morale e culturale della nazione europea necessario invertire questa tendenza.

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200339 Una carriera nella ricerca pura? Passiamo 1/3 della vita nel sonno, pi della met del resto sul posto di lavoro, ergo Conviene investire in un buon letto e in un lavoro divertente e di soddisfazione Universit Centri di Ricerca (CNR, INFN, CERN, )

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Liceo Scientifico Marconi, Parma Sabato, 25 ottobre 200340 Galileo Newton Feynman Heisenberg Bohr e Heisenberg Fermi Curie Einstein Pippo Mister X Kepler Rosalind Franklin