Stage multidisciplinare Le simmetrie 18 giugno – 5 luglio 2018

Lo stage è dedicato a 48 studenti delle classi IV delle scuole secondarie di secondo grado ed è inserito nel Progetto Lauree Scientifiche dell’Ateneo di Padova. Lo scopo è quello di illustrare ai ragazzi come un concetto molto generale qual è quello di simmetria possa essere delineato e affrontato con rigore per mezzo della matematica e successivamente applicato alle scienze geologiche e chimiche per descrivere e prevedere la struttura e le proprietà di sistemi naturali o artificiali di diversi ordini di grandezza: da rocce e minerali di dimensioni macroscopiche a molecole di dimensioni microscopiche. All’attività didattica si affiancano esperienze in laboratorio per lo studio e la caratterizzazione delle simmetrie nei minerali e nei sistemi molecolari.

Si è scelto questo argomento per la sua fondamentale trasversalità tra scienze diverse, in modo da offrire ai ragazzi una occasione d’orientamento universitario, attraverso la quale possano toccare con mano la interazione scientifica tra diversi settori disciplinari nello studio di un comune contesto.

Lo stage si svolge nelle aule e nei laboratori didattici ed informatici dei Dipartimenti di Geoscienze, di Scienze Chimiche e di Matematica dell’Università di Padova. A sua conclusione è organizzata una visita guidata al Museo di Geologia e Paleontologia, per esaminare da vicino le simmetrie caratterizzanti i fossili.

Simmetria e asimmetria si ripetono e si alternano nell’universo su ogni scala: da quella macroscopica in astro-nomia, a quella da medio-dimensionale a sub-microscopica in cristallografia, a quella microscopica in chimica-fisica molecolare. La classificazione dei cristalli e delle strutture dei gruppi molecolari attraverso lo studio delle loro proprietà di simmetria viene comunemente impiegata per prevedere le proprietà chimico-fisiche e le transi-zioni spettroscopiche della materia. Analogamente è possibile approcciare in modo integrato la trattazione quantomeccanica dei legami chimici attraverso lo studio delle loro simmetrie in termini di orbitali molecolari. Le tecniche usualmente impiegate sono la diffrazione dei raggi X e la spettroscopia. Ma cos’è, esattamente, una simmetria? E quali sono gli elementi di simmetria che possiamo prevedere di ritrovare nella materia? Un approccio scientifico a questo tema non può aver luogo che in matematica: per essere in grado di “misurare” e “confrontare tra loro” i diversi gradi di simmetria presenti nell’universo si deve introdurre il concetto di gruppo e, nello specifico, di quelle trasformazioni isometriche che lasciano inalterata la struttura. Le applicazioni della teoria matematica dei gruppi e delle loro rappresentazioni sono oramai uno strumento irrinunciabile nello studio della chimica-fisica e della cristallografia.

ALTERNANZA SCUOLA-LAVORO Lo stage impegnerà gli studenti per una dozzina di giorni presso le strutture didattiche ed i laboratori dell’Ateneo di Padova, durante i quali essi parteciperanno, al fianco dei docenti tutor e di altri collaboratori, ad esperienze analoghe a quelle che caratterizzano un reale ambito di ricerca interdisciplinare. L’esperienza si concluderà con una giornata dedicata all’autovalutazione e alla produzione di un elaborato finale, nel quale ciascuno studente presenterà in forma sintetica e personale una relazione degli aspetti a proprio giudizio peculiari dello stage. Per questi motivi, questa iniziativa viene proposta dall’Università di Padova quale attività di Alternanza Scuola-Lavoro per un totale di 72 ore. Docenti tutor Prof. Riccardo Colpi (Dip. di Matematica “Tullio Levi-Civita”) – riccardo.colpi@unipd.it Prof.ssa Laura Orian (Dip. di Scienze Chimiche) – laura.orian@unipd.it Prof. Luciano Secco (Dip. di Geoscienze) – luciano.secco@unipd.it Info e contenuti dell’edizione 2017: https://pls.scienze.unipd.it/matematica/2016-17-stage-multidisciplinare-le-simmetrie/