CORSO-LABORATORIO “L’ESPERIMENTO PIÙ BELLO DELLA FISICA”

Elisa Ercolessi*, Olivia Levrini*, Giorgio Lulli**, Giorgio Matteucci*, Vittorio Monzoni***, Barbara Pecori*, Eugenio Bertozzi*

* Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna

** IMM-CNR, Bologna

*** Dipartimento di Fisica, Università di Ferrara

Da diversi anni il Dipartimento di Fisica e Astronomia (DIFA) di Bologna e l’IMM-CNR collaborano alla realizzazione di attività finalizzate a far conoscere e a valorizzare la portata culturale e didattica dell’esperimento individuato in un sondaggio del 2002 tra i lettori della rivista Physics World come il più bello della fisica di tutti i tempi: l'esperimento di interferenza di elettroni singoli. L’esperimento fu realizzato per la prima volta nel 1974 da tre fisici bolognesi, Pier Giorgio Merli, Gian Franco Missiroli, Giulio Pozzi, utilizzando un microscopio elettronico opportunamente modificato. La collaborazione tra DIFA e IMM-CNR ha portato alla realizzazione di un sito-web, un documentario e altri materiali didattici originali (http://l-esperimento-piu-bello-della-fisica.bo.imm.cnr.it/).

Come scrive il premio Nobel Richard Feynman, il fenomeno dell’interferenza di singoli oggetti “sta al cuore della meccanica quantistica” e “contiene l’unico mistero”. “Nel raccontarvelo dovremo raccontarvi delle peculiarità fondamentali di tutta la meccanica quantistica.”

A partire da queste affermazioni, il Laboratorio è progettato per mostrare come l’analisi di un esperimento e di sue varianti possa essere l’occasione per affrontare concetti e temi di fisica quantistica e dare, al contempo, uno spaccato contemporaneo sulle varie dimensioni della conoscenza fisica. Più specificamente, il Corso-Laboratorio, rivolto a studenti degli ultimi anni di scuola secondaria superiore, mira a:

far riflettere sul processo di “realizzazione di un esperimento”;

stimolare riflessioni sui limiti del paradigma interpretativo della fisica classica, posto di fronte a sfide provenienti sul fronte sperimentale;

introdurre e costruire progressivamente una struttura concettuale (una “lente” costruita su una nuova logica) in grado di interpretare le evidenze sperimentali;

fornire esempi di applicazione della fisica quantistica.

Il Corso, articolato in 6 incontri di 3 ore ciascuno, si terrà presso il Liceo Copernico di Bologna (ad eccezione dell’incontro 3 che si terrà presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Bologna).

Come novità di quest’anno, si prevedono incontri aggiuntivi rivolti agli insegnanti che seguiranno i 6 incontri del Corso-Laboratorio. In tali incontri si rifletterà su quanto avviene nel Corso e si condivideranno attività di analisi e co-progettazione di materiali per l’insegnamento della fisica quantistica al fine di dare operatività alle Nuove Indicazioni per i Licei.

Incontro 1: Introduzione all’esperimento di interferenza di elettroni singoli (Olivia Levrini, Giorgio Lulli)

Venerdì 21 febbraio, ore 15-18, Liceo Copernico, Bologna

Incontro 2: Laboratorio sull’interferenza delle onde alla superficie di un liquido e sull’interferenza della luce (Barbara Pecori)

Venerdì 28 febbraio, ore 15-18, Liceo Copernico, Bologna

Incontro 3: Esperimenti sul comportamento ondulatorio degli·elettroni con un microscopio elettronico (Giorgio Matteucci)

Venerdì 7 marzo, ore 15-18, Laboratorio di Didattica della Fisica, Dipartimento di Fisica e Astronomia, piano 0, viale Berti Pichat 6/2

Attività suggerita:

SEMINARIO PROF. LEVY-LEBLOND: “The nature of quantum things”,

Martedì 11 marzo, ore 16, Aula Magna, Dipartimento di Fisica e Astronomia, Via Irnerio 46

Incontro 4: La "Quantistica": Dall’esperimento più bello all’esplorazione di nuove fenomenologie (Giorgio Lulli, Vittorio Monzoni)

Venerdì 14 marzo, ore 15-18

Incontro 5: La "Quantistica": un nuovo capitolo della fisica (Elisa Ercolessi, Vittorio Monzoni)

Venerdì 21 marzo, ore 15-18

Incontro 6: Applicazioni della fisica quantistica (Eugenio Bertozzi)

Venerdì 28 marzo, ore 15-18

INCONTRI AGGIUNTIVI PER INSEGNANTI*

INCONTRO A: 19 febbraio, ore 16-18, DIFA (Aula 1, piano -1, Viale Berti Pichat 6/2)

INCONTRO B: 25 marzo, ore 16-18, DIFA (Sala Riunioni, piano 1, Via Irnerio 46)

INCONTRO C: 4 aprile, ore 16-18, DIFA (Sala Riunioni, piano 1, Via Irnerio 46)

*Obiettivi specifici:

- condividere riflessioni sul Corso-Laboratorio e valutare se e quali spunti possono essere tratti per l’elaborazione di un percorso di fisica quantistica da realizzare in classe;

- condividere materiali e loro criteri di analisi;

avviare un processo di co-progettazione di un percorso didattico sulla fisica quantistica che interpreti le Nuove Indicazioni per i Licei.