Didattica, Storia della Fisica, Fisica Generale ed Applicata

Obiettivo generale delle ricerche che si stanno conducendo in Didattica e in Storia della Fisica è contribuire alla diffusione della Fisica come cultura mirando, in primo luogo, a suscitare nelle giovani generazioni nuove motivazioni allo studio della Fisica e a rispondere alle nuove richieste di conoscenza indotte da una società nella quale il ruolo della Scienza e della Tecnologia diventa sempre più importante.
Per raggiungere tale obiettivo i ricercatori in Didattica e in Storia della Fisica sono impegnati in studi sui fondamenti della fisica in una prospettiva disciplinare-storica-epistemologica, sulle potenzialità didattiche di particolari ambienti di apprendimento progettati al fine di favorire processi di mediazione culturale e cambiamento concettuale, nonchè nella progettazione e realizzazione di attività didattiche pilota e nella diffusione dei risultati ottenuti.
In particolare il gruppo di ricerca in:
• Didattica della Fisica si è occupato della progettazione e sperimentazione di percorsi didattici innovativi per la scuola di base, per la scuola secondaria superiore (sss), nonchè per la formazione iniziale degli insegnanti nell'ambito delle attività della Scuola di Specializzazione all'Insegnamento Secondario (SSIS) e del Corso di Laurea in Scienze della Formazione Primaria (CLSFP);
• Storia della Fisica ha contribuito alla ricerca storica inerente l'attività scientifica di Scienziati importanti e la ricostruzione di passaggi rilevanti nello sviluppo storico di alcune teorie fisiche, ha inoltre collaborato alla produzione di materiali per la divulgazione scientifica e alla realizzazione di alcune Mostre di particolare interesse culturale e scientifico.


Le attività del settore della Fisica Generale e Applicata si svolgono in direzioni diverse, che determinano una struttura particolarmente composita e variabile del settore. Alcune ricerche prevedono anche la progettazione e realizzazione di "esperimenti aperti" per studenti universitari di fisica.
In questo settore infatti si collocano attività di ricerca in:

• Laboratorio di metrologia e ambiente

• Applicazione delle nanotecnologie ai rivelatori di particelle

• La spedizione scientifica in Tunguska




9.1 Didattica della Fisica



Personale dell'Università: N. Grimellini Tomasini, M. Gagliardi, B. Pecori, O. Levrini
Assegnisti, Dottorandi, Borsisti: M. Recchi
Sito web: Didattica della Fisica

Nel 2003, nell'ambito del PRIN "Fisica per la Formazione Culturale", è stato progettato il sito web "Spazio, Tempo, Relatività" mirato a formare una nuova generazione di insegnanti in grado di padroneggiare sul piano professionale la Fisica del '900. Sono stati inoltre costruiti due siti web per la formazione degli insegnanti della scuola di base ("Luce e visione" e "Onde"). Per la realizzazione dei siti sono stati utilizzati risultati di sperimentazioni precedenti e di nuove sperimentazioni svolte nella SSIS, nel CLSFP e con studenti di scuola primaria e secondaria. E' continuata la ricerca per la realizzazione di percorsi didattici che utilizzano sistemi di acquisizione dati on-line, svolta in collaborazione con l'Associazione per la Didattica con le Tecnologie e nell'ambito del progetto LEPLA (Minerva Project 99843-CP-1-2002). Le proposte, sperimentate con studenti e insegnanti di sss e studenti universitari, riguardano lo studio del moto e i fenomeni ondulatori della luce.



9.2 Storia della Fisica



Personale dell'Università: G. Dragoni, S. Bergia, G. Russo

Il gruppo di ricerca in Storia della Fisica si è impegnato sulle seguenti principali linee di studio:
• Indagine sull'opera, il metodo e gli strumenti di scrittura di Leonardo da Vinci.
• La Corrispondenza scientifica di Augusto Righi nel corso di più di 40 anni di attività di ricerca. Quadro generale della fisica italiana e internazionale tra il 1880 e il 1920.
• L'Attività scientifica e didattica di Rita Brunetti. Una ricercatrice di valore tra la fisica classica e quella quanto-relativistica.
• Storia della fisica e formazione del fisico.
• CD Rom. Continuazione dei Lavori per la realizzazione di un CD Rom sul Museo di Fisica.
• Analisi e studio, realizzazione di modelli didattici concreti e in e-learning.




9.3 Laboratorio di Metrologia e Ambiente



Personale dell'Università: M. Caporaloni
Personale Enti di Ricerca: R. Ambrosiani (CNR)

La ricerca prevede la progettazione e realizzazione di moderni esperimenti "aperti", nel campo della metrologia e dell'ambiente, dedicati a studenti universitari che seguono corsi di laboratorio di fisica. Una nuova applicazione dovrebbe in un prossimo futuro essere nell'ambito del progetto EEE (Estreme Energy Events), che prevede una rete di rivelatori per raggi cosmici distribuiti sul territorio italiano. Il nostro contributo consisterà nel realizzare la sincronizzazione accurata di sistemi di misura remoti tramite GPS. Inoltre, stiamo curando l'allestimento di un Time Server Stratum 1, che utilizza come sorgente hardware del riferimento temporale il segnale 1 PPS di un ricevitore GPS, presso il nuovo Visitor Center che è in corso di realizzazione alla stazione Radioastronomica di Medicina. Molto impegno viene anche rivolto a realizzare esperimenti dedicati agli studenti universitari: stiamo allestendo tre unità di una stazione meteorologica automatica di classe professionale (progetto AWS); come circuito d'interfaccia fra i sensori e il pc abbiamo selezionato una scheda di acquisizione della NI; per l'acquisizione e l'analisi dei dati sviluppiamo direttamente programmi in linguaggio LabVIEW.



9.4 NanoChant

Personale dell'Università: M. Cuffiani
Personale Enti di Ricerca: R. Angelucci, F. Corticelli, R. Rizzoli (IMM-CNR), G.M. Dallavalle, L. Malferrari, A. Montanari, F. Odorici (INFN)
Dottorandi: G.P. Veronese

Come applicazione delle nanotecnologie, è stato proposto un nuovo tipo di rivelatore di radiazione avente un array ordinato di nanotubi di carbonio (CN) posto tra un mezzo attivo e la elettronica di lettura. La carica prodotta nel mezzo attivo quando questo è attraversato da una particella viene convogliata alla elettronica di lettura dai CN. CN di tipo multi-wall, con diametro nel range 10-100 nm, conduttori elettrici, consentiranno al rivelatore una risoluzione spaziale sub-micrometrica. Per ottimizzare la raccolta di carica occorrono CN altamente uniformi in dimensioni e passo ed isolati elettricamente tra loro. Un foglio di alumina porosa viene utilizzato come struttura meccanica isolante per la crescita dei nanotubi. Sono stati realizzati fogli di alumina di area 1 cm², tramite anodizzazione di alluminio. Si sono ottenuti array altamente regolari di nanocanali tra loro paralleli con diametro e passo nei range 10-200 nm e 40-400 nm, rispettivamente, per spessori di alumina fino a 100 μm. Sono poi state depositate nanoparticelle di Cobalto sul fondo dei nanocanali allo scopo di catalizzare la crescita dei nanotubi di carbonio. Attualmente, si sta ottimizzando il processo di sintesi dei CN tramite chemical vapour deposition di idrocarburi.



9.5 Analisi del materiale raccolto dalle spedizioni Tunguska99 e successive



Personale dell'Università: A.Magnaterra, G. Longo
Personale Enti di Ricerca (CNR): E. Bonatti,S. Cecchini, M. Sacchi, M. Ravaioli, L. Gasperini,M. Frignani, L. Vigliotti
Assegnisti, collaboratori di ricerca, borsisti: G. Giovannini,A. Pagliarin, R. Serra, F. Alvisi

L'attività' si e' sviluppata su diversi filoni:
1. Misure dell'intensità del campo magnetico. Le misure sono state eseguite sul Lago Cheko e sulla sua riva, lungo dodici direzioni radiali attorno al punto di massima profondità, mediante un magnetometro portatile al cesio, con un'interfaccia grafica. 2. Verifica delle coordinate dei punti di riferimento. I dati hanno permesso di riconoscere elementi al suolo sulle fotografie aeree e di connetterli alla rete topografica regionale. Un risultato importante è stato la correzione delle coordinate del punto astro-radio di Mount Farrington. 3. Nuovi dati sugli alberi sopravvissuti e su quelli abbattuti. Nelle sezioni di alberi sopravvissuti di diversa eta' si sono riscontrati distribuzioni anomale e caotiche di crescita delle tracheidi dopo il 1908. Sono state raccolte sezioni e parti interne degli alberi per studiare la direzione dell'onda d'urto attorno al lago. 4. Raccolta campioni di torba. Sono stati raccolti campioni superficiali di torba in nove differenti punti per studiare il contenuto anomalo di cesio-137. 5. Contenuto di iridio nei sedimenti lacustri e nel suolo della riva del lago Cheko. In diversi laboratori europei si stanno conducendo analisi mediante attivazione a neutroni dei campioni di sedimento lacustre, prelevati nel 1999, e dei campioni del suolo della riva del lago (fino ad una profondità di 167 cm) raccolti nel 2002.