Piacenza Liceo Respighi 17 e 24 marzo 2015

Transcript

1 Piacenza Liceo Respighi 17 e 24 marzo 2015 Paolo Montagna, Paolo Vitulo Dipartimento di Fisica Università di Pavia INFN Sezione di Pavia paolo.montagna@unipv.it, it paolo.vitulo@unipv.it pag.1

2 Sommario Introduzione: - progetto e metodo - attività realizzate a Pavia 1: Alcuni aspetti della radioattività - dove trovare la radioattività - stabilità nucleare - decadimenti radioattivi - legge del decadimento radioattivo - radioattività naturale - equilibrio secolare 2: Assorbimento dei fotoni nella materia - principi base di interazione radiazione-materia - interazioni fotoni-materia - legge dell assorbimento dei fotoni nella materia - setup sperimentale -acquisizione dati - analisi dati e discussione pag.2

3 Motivazioni e attività svolte Motivazioni: In generale, a nostro parere: nelle scuole superiori i programmi di fisica moderna nella parte nucleare sono spesso troppo compressi o non completi. L (ottima) offerta didattica del Dip.di Fisica di Pavia per le scuole viene valorizzata se affiancata da una parte nucleare sperimentale. I numerosi seminari di fisica nucleare proposti nelle scuole su invito dei docenti possono trarre giovamento da dimostrazioni sperimentali. Attività consolidate: Da anni, a Pavia e provincia ci sono diverse attività divulgative in Fisica Nucleare: Seminari nelle scuole superiori su invito di diversi docenti Visite guidate al reattore nucleare del LENA e al CNAO Laboratori e seminari durante lo stage estivo del Dipartimento di Fisica per studenti di 4 superiore orientati a facoltà scientifiche pag.3

4 Il nostro progetto Dip.Fisica Univ.Pavia (P.Montagna P.Vitulo) con Liceo Omodeo Mortara e Liceo Copernico Pavia (D.Montani L.Bottino) Progetto Annuale MIUR L.6/2000 Diffusione Cultura Scientifica La radioattività è tutta intorno a noi conviene conoscerla Attività svolte: Allestimento di due esperienze portatili (stima misura vita media uranio naturale e assorbimento radiazione nella materia) Seminari in diverse scuole superiori anche di altre province Cicli di incontri per studenti e cittadinanza a Mortara e Pavia con dimostrazioni sperimentali Incontri di formazione e aggiornamento per docenti di Matematica e Fisica delle scuole secondarie Partecipazione alla Notte dei ricercatori a Pavia Stage estivo per studenti di 4 superiore orientati a studi universitari in ambito scientifico pag.4

5 Stage per studenti - Dip.Fisica Univ.Pavia Le due esperienze descritte vengono proposte, insieme a diverse altre, a gruppi di studenti di 4 superiore, orientati a studi universitari in ambito scientifico, che in giugno partecipano a un tirocinio formativo e orientativo presso il Dipartimento di Fisica dell Università di Pavia. Lo stage consiste in due settimane full-time nelle quali agli studenti vengono proposte diverse tematiche di Fisica Moderna, affrontate in modo simpatico e informale e senza formalismo matematico, sia con seminari divulgativi e visite guidate, sia soprattutto con dimostrazioni sperimentali da loro stessi condotte. Stage Fisica Pavia Giugno studenti da 14 scuole: Pavia Mortara Broni Castel S.G. Borgosesia Vigevano Voghera Piacenza Opera pag.5

6 Stage 2014 Programma Stage: 10 seminari, di cui 1 con dimostrazione sperimentale Visita guidata al reattore nucleare del LENA Masterclasses: Fisici delle particelle per un giorno 8 esperienze di laboratorio a piccoli gruppi (5 stud.) Presentazione esperienze da parte degli studenti Esperienza-gioco finale (razzi ad acqua) pag.6

7 Il CERN visto da dentro Giugno 2013 e Giugno 2014: Visita guidata al CERN Guidati da ricercatori e dottorandi, i ragazzi hanno visitato gli esperimenti CMS (bosone di Higgs) e AEGIS (antiidrogeno e antigravità) Per la prima volta sono scesi nella caverna sotterranea di LHC! pag.7

8 Per gli insegnanti di Fisica Dopo la presentazione delle due esperienze di misura di Assorbimento di raggi gamma nella materia Vita media (stima) dell uranio naturale ale a gruppi di insegnanti di Fisica (gen PLS, ott AIF) Idee per il futuro? Testo/dispense di Fisica Nucleare a carattere fenomenologico/sperimentale? E-learning e multimedia: percorsi didattici di Fisica Nucleare e delle Particelle? Corso di Fisica delle Particelle, Acceleratori e Rivelatori di particelle? pag.8

9 Corso Fisica Nucleare in pillole per docenti di Matematica e Fisica Primo corso introduttivo a carattere sperimentale di Fisica Nucleare e Radioattività (Pavia, gennaio-aprile 2014) La Fisica fondamentale L atomo e il nucleo atomico - modelli atomici, struttura e dimensioni, numero e peso atomico, raggio atomico, energia di ionizzazione, elementi e isotopi, raggio e densità nucleare, forza nucleare forte e debole, masse atomiche e nucleari, equivalenza massa-energia, difetto di massa, energia di legame Il decadimento radioattivo - stabilità nucleare, tipi di decadimento radioattivo, antimateria, neutrino, bilancio energetico dei decadimenti, attività radioattiva, legge del decadimento radioattivo L interazione radiazione-materia - sezione d'urto, libero cammino medio, ionizzazione e bremsstrahlung di patce particelle ecariche, c interazione tea edi neutroni, euto,effetto etto fotoelettrico, ett effetto etto Compton, produzione di coppie, annichilazione antimateria-materia, legge dell assorbimento dei fotoni - dim.sper.: assorbimento dei raggi gamma in piombo La radioattività naturale - raggi cosmici, famiglie radioattive naturali, equilibrio transitorio e secolare dim.sper.: stima della vita media dell uranio Le particelle elementari - Modello Standard, quarks e leptoni, energia e materia oscura, antimateria e antiatomi, fisica di frontiera al CERN e problemi aperti e le sue applicazioni L energia nucleare - fissione e fusione, reattori e centrali nucleari, bomba H, Chernobyl e Fukushima, scorie radioattive, politica energetica italiana e mondiale Le radiazioni e la vita umana - radon, radiocarbonio, applicazioni industriali e civili, acceleratori di particelle Le radiazioni in Medicina - effetti biologici delle radiazioni, dosimetria, radioprotezione, imaging, PET, medicina nucleare, adroterapia, BNCT, CNAO pag.9