Attività del Dipartimento di Matematica e Fisica

Nell’ambito del progetto “Art&Science across Italy” promosso dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sono stati ospiti della nostra scuola numerosi ricercatori dell’INFN di Torino per proporre ai nostri studenti di quarta interessanti conferenze sul tema “L’infinitamente piccolo” ( mattinata del 1 marzo 2019) e “L’infinitamente grande” (pomeriggio del 14 marzo 2019).

L’ultimo incontro ha avuto luogo alla Cavallerizza Reale di Torino dove il gruppo di studenti delle classi 4C e 4D coinvolti nel progetto si è recato per assistere alle conferenze sul tema “Immagini e disordine”.

Ringraziamo tutti i ricercatori intervenuti, coordinati dal ricercatore Piergiorgio Cerello,  per la loro competenza e piena disponibilità al dialogo con i nostri studenti.

Ora il lavoro passa nelle mani dei 24 studenti che dovranno comporre un’opera d’arte prendendo spunto dalle sollecitazioni ricevute nella fase formativa.

 

 

L’infinitamente grande

 

 

 

 

 

 

 

L’infinitamente piccolo

 

 

 

 

 

 

L’imaging

 

 

 

 

 

 

 

 

Il giorno Venerdi 12 aprile alcuni studenti delle classi quinte del nostro liceo si sono recati in viaggio d’istruzione al CERN, situato nei pressi di Ginevra, per visitare e sapere qualcosa in più sul centro di ricerca internazionale sulle particelle dove è stato realizzato l’acceleratore più grande al mondo (27 km di circonferenza). All’arrivo gli alunni hanno potuto visitare le mostre permanenti “L’universo delle particelle” e “Il microcosmo”, dove si è invitati a scoprire l’attività di ricerca al CERN attraverso allestimenti interattivi che guidano alla scoperta

delle tecnologie usate nella costruzione dell’acceleratore di particelle e dei rivelatori utilizzati per studiare il risultato delle collisioni prodotte.

 

Dopo il pranzo che si è tenuto nel self-service del Cern, gli studenti hanno partecipato ad una lezione sulla fisica delle particelle elementari e poi hanno potuto visitare il centro di controllo dell’AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) rilevatore di raggi cosmici situato sulla Stazione Spaziale Internazionale e il centro di controllo dell’LHC del Cern (Cern Control Center). La visita si è conclusa con una lezione sui magneti super conduttori utilizzati in LHC per deflettere e collimare i fasci di particelle accelerate.

Gli studenti di IV D e alcuni di IV C partecipanti al progetto “Art & Science” hanno visitato il centro restauri situato nel maestoso complesso della Venaria Reale, poco fuori Torino.
La visita è iniziata con una presentazione sulle due funzioni principali della struttura: sede di corso magistrale quinquennale di Conservazione e Valorizzazione dei Beni Culturali dell’università di Torino e laboratorio di restauro. Il dottor Nervo, il relatore, ha presentato le figure professionali e le attività principali dei laboratori, situati nell’antica galopperia.
Il processo di restauro è, infatti, complesso e articolato e vi partecipano fisici, chimici, storici dell’arte e restauratori specializzati, collaborando strettamente per preservare l’opera in restauro. Le tecniche per ricavare le informazioni necessarie per procedere con il restauro (quali materiali, datazione, stato di salute) sono diverse e possono risultare più o meno invasive; le prime ad essere utilizzate sono di tipo elettromagnetico, effettuate tramite immagini, radiografie, TAC, infrarossi o raggi ultravioletti; nel caso in cui queste non fossero sufficienti a carpire le informazioni necessarie si può procedere con un prelievo di piccole porzioni dell’opera da analizzare con tecniche più invasive.
Successivamente la visita si è spostata dall’aula magna ai laboratori in cui i ragazzi hanno potuto vedere da vicino restauratori all’opera su supporti differenti per cogliere la differenza tra le tecniche utilizzate. La guida ha fatto notare inoltre che l’architettura originale delle scuderie non è stata alterata per costruire laboratori, aule, archivi che sono smontabili, staccati dell’edificio antico e facilmente distinguibili per materiali e architettura, in accordo con lo spirito del restauro conservativo: riconoscibilità e reversibilità.

Anche quest’anno il nostro Liceo  ha avuto il privilegio di ospitare l’ingegnere Paolo Ferracin, ricercatore del CERN, centro di ricerca internazionale di particelle.

Il ricercatore Paolo Ferracin ha presentato ai nostri allievi di quinta le attività di ricerca che si svolgono al CERN e in particolare il suo lavoro di ricerca sui magneti superconduttori che sono un costituente fondamentale dell’LHC, il più grande acceleratore di particelle (anello di 27 km di circonferenza) per ora realizzato nel mondo. I magneti superconduttori servono a deflettere e a collimare fasci di particelle nell’acceleratore e richiedono molto lavoro di studio e sperimentazione in quanto in LHC si devono produrre campi magnetici molto elevati.

L’ingegnere Paolo Ferracin ha voluto sottolineare come possa sembrare strano che vengano spese molte risorse per ricerche che apparentemente non hanno una ricaduta sulla nostra vita quotidiana.

A questo proposito ci ha proposto un dialogo significativo avvenuto nel 1969 tra il senatore statunitense Pastore e il ricercatore Wilson che chiedeva un finanziamento di 250 milioni di dollari per costruire l’acceleratore di particelle del Fermilab:

 

Senator Pastore: Is there anything connected in the hopes of this accelerator that in any way involves the security of the country?

Dr. Wilson: […] it has nothing to do directly with defending our country except to help make it worth defending.”

 

Vero è, però, che le scoperte che vengono effettuate al CERN vengono condivise con la comunità internazionale e in molti casi si traducono in tecnologie disponibili per la vita di tutti: nel 1990 i ricercatori hanno creato il web per poter comunicare tra loro i risultati delle ricerche poi questa scoperta è stata messa a disposizione di tutta l’umanità; la tecnologia dell’acceleratore è applicata per curare i tumori  con l’adroterapia oncologica che utilizza protoni o ioni carbonio portati ad energie elevate e ad esempio in Italia a Pavia c’è uno dei 6 centri esistenti al mondo che la utilizza.

È importante che siamo tutti consapevoli dell’importanza di sostenere la ricerca di base.

Il ricercatore Ferracin ha concluso la conferenza leggendoci alcuni passi di un articolo del 1939, già dal titolo molto significativo, The usefulness of useless knowledge, per sottolineare come la ricerca pura non deve avere una finalità pratica, ma deve rispondere solamente alla curiosità dei ricercatori: « most of the really great discoveries which had ultimately proved to be beneficial to mankind had been made by men and women who were driven not by the desire to be useful   but merely the desire to satisfy their curiosity ».

Nei primi giorni di aprile un gruppo di 45 studenti di quinta del nostro Liceo andrà a visitare i laboratori del CERN a Ginevra.

 

Sabato 26 gennaio la classe quarta D, con alcuni studenti della classe quarta C, ha partecipato alla prima attività organizzata dai ricercatori dell’INFN di Torino nell’ambito del progetto “Art & Science across Italy”.
Il meeting si è svolto a Pavia, al Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), uno degli istituti di ricerca e trattamento dei tumori tra i più moderni al mondo. Inaugurato nel 2010, l’ente si occupa della cura dei tumori attraverso una nuova tecnica di frontiera: l’adroterapia. Quest’ultima consiste nell’utilizzo di protoni o di ioni carbonio, chiamati adroni, che vengono accelerati e indirizzati verso la zona del corpo in cui è presente il tumore. L’adroterapia offre una serie di vantaggi rispetto alla radioterapia (che consiste nell’irraggiamento con raggi X):
il rilascio di energia è efficace e selettivo, infatti, con attenti calcoli e valutazioni, il flusso di adroni viene indirizzato verso la zona tumorale, libera la sua quantità massima di energia e reca un danno nullo/minimo alle cellule limitrofe;
il danno ai tessuti sani è limitato ulteriormente grazie alla collimazione del fascio di particelle adroniche;
la grande quantità di legami rotti nel DNA delle cellule tumorali, grazie all’energia del flusso di adroni, impedisce l’autoriparazione della macromolecola e causa la sua progressiva morte.

I fasci di protoni e gli ioni carbonio vengono accelerati da una macchina acceleratrice chiamata sincrotrone. L’acceleratore è costituito da varie componenti disposte lungo una circonferenza di circa 80 metri; qui i protoni possono raggiungere energie fino a 250 MeV e gli ioni carbonio fino a 4800 MeV. 
I fasci di adroni sono successivamente indirizzati nelle tre sale di trattamento: quella centrale prevede il flusso verticale e quelle laterali il flusso longitudinale.
Gli studenti, accompagnati dalle docenti C. Barale, P. Rabino e S. Trucco, hanno assistito inizialmente ad una conferenza in cui sono stati spiegati la nascita e il funzionamento del centro e poi hanno preso parte ad una visita guidata. L’ispezione è iniziata da una sala preparatoria alla cura, è proseguita nel centro di controllo dei flussi degli adroni e dell’acceleratore e si è conclusa nella zona del sincrotrone.
La visita del centro e le spiegazioni dei fisici e dei tecnici molto competenti sul campo hanno suscitato negli alunni molto interesse e curiosità.