Relatore: Luca Amendola, INAF - Osservatorio Astronomico di Roma

Ancora non sappiamo se il nostro universo e' spazialmente finito o infinito, ma la storia della cosmologia ci ha insegnato che il cielo e' certamente infinito per molti altri versi: perche' ci offre continuamente
sorprese scientifiche, perche' e' una inesauribile fonte di conoscenze, perche' ci rivela sempre nuovi fenomeni e ci fornisce nuova ispirazione. In questo intervento esplorero' le nuove idee che stanno cambiando la cosmologia: dai recenti risultati delle osservazione del fondo cosmico di radiazione, che hanno rivelato il segnale emesso nei primi istanti dell'evoluzione, alla scoperta di particelle cosmiche nei laboratori del Gran Sasso, possibile evidenza di un universo supersimmetrico; dalle speculazioni sulla costante cosmologica che accelera l'espansione, all'esistenza di spazi multidimensionali; dalle ipotesi sulla creazione dell'universo a partire dal vuoto assoluto ai fenomeni quantistici che hanno dato origine alle galassie.

Bibliografia:
Paul Davies, Gli ultimi tre minuti, Rizzoli
Paul Davies, I misteri del tempo, Mondadori
Brian Greene, L'universo elegante, Einaudi
Maurizio Gasperini, L'universo prima del big bang, Muzzio

Relatore: Rinaldo Baldini Ferroli, INFN - LNF

In questo seminario vengono esposti e discussi alcuni dei paradossi quantistici che si verificano su scala macroscopica, in particolare le correlazioni istantanee a distanza che si possono osservare con Dafne. A questo scopo vengono brevemente descritte le premesse che hanno condotto alla formulazione attuale della Meccanica Quantistica, la non-localita' e il paradosso di Einstein-Podolsky-Rosen, la disuguaglianza di Bell, il moto accelerato senza campo e la realta' del potenziale magnetico, alcuni punti di vista alternativi alla interpretazione usuale dei fenomeni quantistici.

Bibliografia: 
Ghirardi G., Un'occhiata alle carte di Dio, Est ed.
Penrose R., La nuova mente dell'Imperatore, SuperBur ed.

Relatore: Stefano Bellucci, INFN - LNF

Viene discusso l'impatto delle nanotecnologie in diversi settori. Si passa poi a esporre il caso dei nanotubi di carbonio, cominciando dai metodi di crescita e caratterizzazione, proseguendo con la miscoscopia elettronica e la biosensoristica basate su questi materiali innovativi. Per completezza sono trattati alcuni altri esempi di materiali nanostrutturati. Si sottolinea infine l'importanza di inserire alcuni aspetti della nanoscienza nell'istruzione scolastica, oltre che accademica, per la parte di curriculum inerente le materie scientifiche.

Bibliografia:
C. Journet et al. Nature 388  (1997) 756.
M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Ph. Avouris,"Carbon Nanotubes", Springer-Verlag (2001).
S. Iijima, Nature 354 (1991) 56.
R. Saito, G. Dresselhaus, and M.S. Dresselhaus, "Physical Properties of Carbon Nanotubes", (Imperial College Press, London: 1998).
T.C. Eklund, M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus,"Science of fullerene and carbon nanotubes: their properties and applications", San Diego, CA (1995) Academic Press.
T.W. Odom et al., Nature 391 (1999) 62, 673
S. Frank et al. Science 280 (1988) 1744.
S.J. Tans et al., Nature 393 (1998) 49.

Relatore: Maurizio Benfatto, INFN - LNF

Negli ultimi venti anni l'uso della luce di sincrotrone come radiazione per indagini in sistemi condensati  è cresciuto con un ritmo veramente impressionante. Si e' passati dalle prime applicazioni dell'inizio degli anni settanta (i laboratori Nazionali dellíINFN di Frascati sono stati uno dei primi luoghi dove si sono effettuate tali ricerche) alle attuali facilities dedicate dove vengono fatti esperimenti in maniera continuativa. Per fare un esempio, il laboratorio ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) opera tutto l'anno con oltre 30 linee dedicate per un totale di più di mille sezioni sperimentali ogni anno (vedere fig.1). I campi di applicazioni, con varie tecniche spettroscopiche, vanno dalla biologia alle scienze della terra e rendono il laboratorio di luce di sincrotrone uno dei centri di ricerca più interdisciplinari del mondo dove si incrociano competenze scientifiche di diversa natura e che coinvolgono ricercatori con formazioni estrememente differenti. 
Nella prima parte del seminario si descriveranno in breve le proprieta' generali della luce di sincrotrone con particolare enfasi sulle caratteristiche peculiari che la rendono una sorgente di radiazione unica e completamente diversa dalla sorgenti convenzionali. Successivamente si descriveranno due possibili metodologie di indagine: la diffrazione con alcune applicazioni in campo biologico e l'assorbimento di raggi X da stati profondi. Si sono scelte queste due spettroscopie sia per motivi storici sia per motivi di carattere scientifico, esse rappresentano infatti le spettroscopie con il piu' vasto campo di applicazione. 
Nella parte finale si descrivera' un possibile scenario di sviluppo per le sorgenti attuali con nuove possibilita' di indagine. 

Bibliografia:
Esistono molti Handbooks che descrivono in dettaglio le varie applicazioni di luce di sincrotrone. Si consiglia la consultazione della serie "Handbook on synchrotron radiation" edito dalla North-Holland. Gli editori cambiano nel corso degli anni in quanto cambiano le tematiche affrontate. 
E' anche molto utile seguire le pagine web delle varie facilities. A tale scopo basta connettersi al sito dei laboratori www.lnf.infn.it e seguire il path Dafne Light -> links -> other SR in the world. Si accedera' alle home pages dei principali laboratori del mondo da dove si possono scaricare informazioni sia scientifiche (gli highlights) che di carattere gestionale-amministrativo.

Relatore: Manuela Boscolo, INFN - LNF

Dopo un breve cenno alla storia degli acceleratori, si descrivono i principi fisici di base. Si introducono alcuni elementi matematici normalmente usati nella fisica degli acceleratori. Si fa una panoramica sui principali tipi di acceleratori usati per la ricerca delle particelle fondamentali, con particolare riferimento a DAFNE e quindi si accenna alle principali utilizzazioni degli acceleratori in altri campi.

Bibliografia:
R.Feynman, R.Leighton, M.Sands - La Fisica di Feynman (Vol. 2), Addison Wesley
R.Wilson, R.Littauer  "Acceleratori di particelle", Zanichelli 
B.Touschek "Gli anelli di accumulazione", Letture da Le Scienze Le particelle fondamentali a cura di L.Maiani 
E. Wilson  "An introduction to particle accelerators", Oxford
http://public.web.cern.ch/Public/ACCELERATORS/Welcome.html
http://www.eece.unm.edu/faculty/humphrie/cpa/cpa.htm
 

Relatore: Marcella Diemoz, INFN - Roma La Sapienza

Relatore: Michelangelo Mangano, CERN, Theoretical Physics Division

La fisica delle particelle ha come scopo principale l'identificazione dei componenti ultimi della materia e la descrizione delle leggi che ne governano il comportamento. La fisica delle particelle aspira, dunque, alla comprensione completa dei principi che sono alla base di tutti i fenomeni fisici osservati nell'Universo, sia nell'infinitamente piccolo, che nell'infinitamente grande. Essa propone gli schemi di principio entro i quali comprendere e descrivere l'origine, l'evoluzione, ed il destino dell'Universo fisico. Saranno illustrate in questa presentazione le idee principali, i risultati noti, e le questioni aperte di questa ambiziosa impresa intellettuale.

Bibliografia:
Il mondo subatomico: alla ricerca delle particelle fondamentali, G. 'tHooft, Editori Riuniti

Relatore: Luca Passalacqua, INFN - LNF

Il "Modello Standard" e' il modello che descrive il comportamento delle particelle sub-nucleari (quark e leptoni) sotto l'azione di tre delle quattro forme di interazione note: elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole.
Verranno brevemente riassunte le problematiche che hanno portato alla sua formulazione, i principii teorici che ne sono alla base e le principali conferme sperimentali. 
Verranno inoltre descritte alcune delle problematiche ancora insolute e le direzioni d'indagine verso la "Nuova Fisica".

Bibliografia:
R. Feynman, QED ed. Adelphi
P. Davies, La Nuova Fisica ed. Bollati Boringhieri
B. Greene, L'Universo Elegante ed. Einaudi
A. Pais, Inward Bound ed. Oxford Paperbacks (in inglese)
R. E. Marshak, Conceptual Foundations of Moden Particle Physics ed. World Scientific (in inglese)

Relatore: Sandro Rossi, Fondazione TERA - Milano Bicocca

Con il termine "adroterapia" si intende la moderna tecnica di radioterapia oncologica che utilizza radiazioni adroniche (particelle non elementari fatte di quark, tra le quali i protoni e i nuclei di carbonio) per ottenere il controllo loco-regionale dei tumori. 
La cessione di energia di protoni di 200 - 250 MeV in tessuto è tale che, anche con una sola direzione di incidenza, è possibile dare una dose elevata a un bersaglio tumorale che si trova a 25 - 30 centimetri di profondità risparmiando i tessuti sani circostanti, molto meglio di quanto non sia possibile fare anche con le più moderne tecniche che usano i raggi X (IMRT). Gli ioni carbonio da 4500 MeV, anch'essi adroni, cedono - in ogni segmento del proprio percorso nel corpo del paziente - venti volte più energia dei protoni che giungono alla stessa profondità. Dato questo elevato trasferimento lineare di energia (LET in inglese) gli ioni hanno una maggiore efficacia biologica (EBR in inglese) dei protoni e non hanno rivali nel controllo dei tumori radioresistenti. In particolare i risultati preliminari ottenuti a HIMAC (Giappone) su centinaia di tumori del polmone e del fegato sono estremamente incoraggianti.
Questo contributo si propone come primo scopo la presentazione dell'enorme sviluppo che si è avuto nell'ultimo triennio per ciò che riguarda i centri ospedalieri di adroterapia, ove con il termine "centro ospedaliero" si intende un centro che è dotato di più sale di trattamento ed è unicamente dedicato alla terapia delle malformazioni e dei tumori. In particolare l'attenzione si concentra sui centri di adroterapia profonda.
Nella seconda parte dell'intervento è descritto il progetto della Fondazione CNAO per la realizzazione del Centro Nazionale di Adroterapia (CNA), in cui si potranno trattare pazienti con fasci sia di protoni che di ioni carbonio. Questo centro ospedaliero di adroterapia è in fase di realizzazione a Pavia e vede la partecipazione di numerosi ospedali, enti ed istituti, in particolare l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).

Bibliografia:
L. Badano, M. Benedikt, P.J. Bryant, M. Crescenti, P. Holy, P. Knaus, A. Meier, M. Pullia e S. Rossi, Proton-Ion Medical Machine Study (PIMMS), Part I, CERN/PS 99-010 DI (1999).
L. Badano, M. Benedikt, P.J. Bryant, M. Crescenti, P. Holy, P. Knaus, A. Meier, M. Pullia e S. Rossi, Proton-Ion Medical Machine Study (PIMMS), Part II, CERN/PS 2000-007 (DR).
U. Amaldi, A.Brahme, F. Gerardi, R. Lewensohn, S. Rossi and U. Ringborg, Design of a centre for biologically optimized light ion therapy in Stockholm, NIMB 184 (2001) 569-588.
U. Amaldi, Hadrontherapy in the World, Proceedings of NUPECC, November 2001.

Relatore: Nicola Vittorio, Univ. Roma - Tor Vergata