Corso in Fisica Moderna

L'obiettivo del corso è l'aggiornamento dei docenti all'insegnamento della fisica moderna nei Licei Scientifici come previsto dalle Indicazioni Nazionali; al termine del corso i docenti avranno acquisito una padronanza degli argomenti previsti dalle Indicazioni Nazionali tale da poter poi organizzare la propria didattica sulla fisica moderna in classe.





Indice



Struttura del Corso

Il Corso è composto da 6 moduli:

  • Fisica Quantistica (Prof. V. Lubicz)
  • Relatività Ristretta (Prof. S. Mobilio)
  • Ottica Quantistica e Laser (Prof. M. Barbieri)
  • Fisica delle Particelle Elementari (Prof. G.Organtini)
  • Fisica della Materia Condensata (Prof. R. Raimondi, Prof.ssa L. De Gaspari)
  • Astrofisica e Cosmologia (Prof. S. Bianchi, Prof. E. Branchini)

per un totale di video registrazioni corrispondenti a circa 120 ore di lezioni tradizionali; in termini di Crediti Formativi Universitari (CFU) l'impegno necessario corrisponde a 15 CFU (dove 1 CFU corrisponde a 25 ore di impegno, tra lezioni, esercitazioni e studio).

Ogni modulo è composto da un numero variabile di lezioni, segmentate in più video della durata orientativa di 20 minuti ciascuno; al termine di ogni video sono proposte delle attività con lo scopo di tenere alta l'attenzione rivolta al video (semplici domande oppure attività di approfondimento specifico).

Al termine di ogni lezione sono proposti dei test a risposta multipla per una autoverifica dell'apprendimento, che non impediscono la fruizione della lezione successiva; in base ai risultati verrà consigliato di rivedere o meno la lezione.

Al termine di ogni modulo è previsto un questionario a risposta multipla di autovalutazione, con quesiti più complessi per la cui soluzione occorre integrare tra loro gli argomenti delle lezioni del modulo. Un eventuale risultato negativo non preclude il proseguimento del corso ma è necessario superarlo per ottenere il Certificato di frequenza. Sarà possibile ripetere il questionario fino a superarlo e resterà possibile seguire nuovamente le lezioni e le attività del modulo.



Erogazione del Corso

L’inizio della erogazione del corso sulla piattaforma inizia 3 volte l’anno in date prestabilite (1 marzo, 1 luglio, 1 novembre).

Tutti i materiali del corso (video, dispense, questionari, prove di autovalutazione e prove di valutazione) sono a disposizione dei corsisti per 1 anno.



Iscrizione al Corso

  1. Insegnanti di ruolo

    Gli insegnanti di ruolo possono iscriversi al corso tramite il Portale SOFIA, sul quale il corso appare tra le iniziative di corsi di aggiornamento proposte dall’Università Roma Tre con il codice 16864. Il costo del corso è di 120 euro.

    Sul portale SOFIA è possibile anche l’iscrizione ai singoli moduli del corso on-line di Fisica Moderna, che sono presenti come iniziative specifiche dell’Università Roma Tre, con gli identificativi seguenti:

    Modulo di Fisica Quantistica, ID 16936 – (50 euro)

    Modulo di Relatività, ID 16937 – (50 euro)

    Modulo di Particelle Elementari, ID 16938 – (30 euro)

    Modulo di Elementi di Fisica della Materia Condensata, ID 16939 – (30 euro)

    Modulo di Ottica Quantistica, ID 16940 – (30 euro)

    Modulo di Astrofisica e Cosmologia, ID 16941 – (30 euro).

    Pagamento del corso:

    È possibile pagare la quota di iscrizione al corso mediante:

    • carta del docente utilizzando la tipologia Corsi di aggiornamento enti accreditati/qualificati ai sensi della direttiva 170/2016;
    • bonifico bancario su conto IBAN IT56X0503403207000000300012 intestato a Università degli Studi Roma Tre - Dipartimento di Scienze, indicando nella causale obbligatoriamente: nome, cognome e il codice SOFIA del corso.
    Il buono SOFIA o copia pdf del bonifico bancario devono essere inviati per mail all’indirizzo ls-edu@uniroma3.it. L'iscrizione viene accettata solo dopo la ricezione del buono o degli estremi del bonifico bancario.
  2. Insegnanti non di ruolo

    Il Comitato Tecnico Scientifico (CTS) del progetto LS-OSA, per facilitare la fruizione dei corsi on-line del progetto LS-OSA ha aperto l’acceso del corso intero e dei moduli di Fisica Quantistica e di Relatività anche agli insegnanti non di ruolo.

    Gli interessati per iscriversi devono inviare una richiesta scritta per mail utilizzando l’indirizzo ls-edu@uniroma3.it, indicando la sede in cui attualmente prestano servizio, l'insegnamento ricoperto e allegando una breve descrizione dell’attività svolta come insegnante nella scuola negli anni passati. La domanda sarà vagliata dal CTS e la sua eventuale accettazione sarà comunicata per mail.

    In caso positivo occorrerà versare la quota di iscrizione mediante bonifico bancario su conto IBAN IT56X0503403207000000300012 intestato alla Università degli Studi Roma Tre - Dipartimento di Scienze, indicando nella causale obbligatoriamente: nome, cognome, codice fiscale e il codice SOFIA 16942 del corso.

    In questo caso il costo del corso di aggiornamento completo è di 240 euro e quello dei singoli moduli è di 100 euro.

    Una copia pdf del bonifico bancario deve essere inviata per mail all’indirizzo ls-edu@uniroma3.it. L'iscrizione viene accettata solo dopo la ricezione del buono o degli estremi del bonifico bancario.


Classi Virtuali

I partecipanti avranno accesso ai materiali per un anno e saranno seguiti da tutor diversi per ogni modulo; gli iscritti potranno interagire con il tutor nei forum della piattaforma e potranno essere richiesti chiarimenti, consigli o formulate domande. Il tutor valuterà l’opportunità/necessità di organizzare anche incontri in presenza virtuale o altre tipologie di interventi didattici..



Certificazioni

Il corso fornisce due tipologie di certificazioni, una di pura frequenza e l’altra di frequenza con acquisizione di Crediti Formativi Universitari.

Per la certificazione di pura frequenza sarà necessario seguire i singoli moduli e superare i questionari a risposta multipla previsti alla fine di ciascun modulo.

Per la certificazione con acquisizione dei CFU sarà necessario sostenere anche l’esame in presenza presso l’Università Roma Tre (o presso strutture universitarie o scolastiche che assicurino la identificazione delle persone che partecipano al test). È possibile sostenere questo esame durante l’appello estivo (settembre) o invernale (gennaio/febbraio).



Accesso al corso e alle certificazioni

Gli iscritti avranno accesso ai moduli per 12 mesi; un anno è anche il tempo a disposizione per superare le prove necessarie per le certificazioni.

Al termine dell’anno, per richiedere le certificazioni si dovrà procedere a una nuova iscrizione, seguire il corso come un nuovo utente, ovvero senza la possibilità di conservare i dati della precedente iscrizione.



Descrizione dei singoli moduli:


Modulo di Fisica Quantistica

Docente: prof. Vittorio Lubicz Dipartimento di Matematica e Fisica Università Roma Tre

Descrizione generale:

Nei primi anni del secolo scorso alcune importanti osservazioni sperimentali mettevano in evidenza l'esistenza di leggi fisiche completamente nuove che regolano il comportamento dei corpi microscopici e della luce. Queste osservazioni e gli sviluppi concettuali che ne sono conseguiti hanno determinato la cosiddetta crisi della fisica classica e la nascita della meccanica quantistica.

Nella prima parte del modulo vengono discusse le evidenze sperimentali che hanno portato alla scoperta delle leggi quantistiche ed i principi fondamentali alla base di queste leggi: il carattere probabilistico della teoria, il ruolo della misura, il principio di indeterminazione. Vengono quindi illustrate le previsioni quantistiche per alcuni importanti sistemi fisici, dalla particella libera all'oscillatore armonico, all'atomo di idrogeno.

Una breve rassegna dei lavori scientifici originali sulla meccanica quantistica, pubblicati negli anni 1925-1927, introduce alla seconda parte del modulo, nella quale vengono approfonditi alcuni aspetti della teoria: la quantizzazione del momento angolare, il comportamento delle particelle identiche, l'entanglement quantistico.

Il modulo si conclude quindi con una breve discussione sui problemi interpretativi e concettuali che la meccanica quantistica, malgrado il suo indiscusso successo nella descrizione del mondo fisico, ancora oggi pone.

Programma del modulo:

  • Crisi della Fisica Classica: la fisica classica, lo spettro di corpo nero, l'effetto fotoelettrico, l'effetto Compton, dualismo onda/particella, la struttura dell'atomo, l'atomo di Bohr.

  • I principi della meccanica quantistica: esperimenti di interferenza con pallottole, onde ed elettroni, il principio di indeterminazione, la matematica della meccanica quantistica, i principi della meccanica quantistica, la meccanica quantistica e gli integrali sui cammini.

  • Equazione di Schrodinger e sistemi quantistici: l' equazione di Schrodinger, le osservabili e gli operatori, la particella libera, la buca di potenziale infinita, la barriera di potenziale e l' effetto tunnel, l'oscillatore armonico, l'atomo di idrogeno.

  • I lavori originali del periodo 1925 / 1927.

  • Il momento angolare: simmetrie e leggi di conservazione, momento angolare orbitale e spin, la quantizzazione del momento angolare, la composizione dei momenti angolari.

  • Nuovi fenomeni, sviluppi e interpretazioni: particelle identiche, il principio di esclusione di Pauli, probabilità e variabili nascoste, il collasso della funzione d'onda, gli stati entangled, le disuguaglianze di Bell, le difficoltà interpretative della meccanica quantistica.



Modulo di Relatività Ristretta

Prof. Settimio Mobilio, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:

Il modulo presenta la teoria della relatività ristretta, inquadrandola storicamente e mostrando come gli assiomi assunti da Einstein permettano di comprendere e spiegare in modo semplice e naturale le problematiche connesse alla propagazione della luce e alla descrizione dei fenomeni elettromagnetici nei sistemi di riferimento inerziali. Viene illustrato come i concetti di tempo, di spazio, velocità vengano profondamente modificati, approfondendone il significato e analizzandoli in dettaglio in quelle situazioni che danno origine ai cosiddetti paradossi della relatività. Vengono poi illustrate le implicazioni sulle leggi della dinamica, la equivalenza massa-energia, i limiti del concetto di interazione a distanza, le interconnessioni dei fenomeni elettromagnetici osservati in sistemi di riferimento diversi. L'approccio utilizzato è principalmente di tipo storico, con un uso limitato di formalismi.

Nella parte finale viene ripercorsa tutta la relatività utilizzando il formalismo covariante, per illustrarne l'efficacia.

Il modulo si conclude con una breve introduzione alla relatività generale e con una breve rassegna delle applicazioni della relatività.

Programma del modulo:

  • La nascita della Relatività: etere luminifero e problematiche connesse, aberrazione stellare, esperimento di Fizeau, l'elettromagnetismo, le onde elettromagnetiche e la relatività galileiana, esperimento di Michelson e Morley.

  • Le ipotesi di Einstein e loro conseguenze: le ipotesi, la rivisitazione del concetto di tempo e di simultaneità, dilatazione dei tempi, contrazione delle lunghezze. Verifiche sperimentali.

  • Trasformazioni di Lorentz, invariante relativistico, il cono di luce, effetto Doppler relativistico.

  • Legge di composizione delle velocità, alcuni esempi, interpretazione dell'esperimento di Fizeau.

  • I paradossi della relatività, l'asta nel fienile, il paradosso dei gemelli.

  • Dinamica relativistica: approccio storico, equivalenza di massa ed energia, energia ed energia cinetica in relatività; quantità di moto relativistica, equazione del moto, caso di una forza costante, moto in campo magnetico uniforme. Conservazione della quantità di moto e dell'energia: urti elastici e urti anelastici. I limiti della legge di azione e reazione nella formulazione newtoniana. Trasformazione delle forze.

  • Elettromagnetismo e relatività, equazioni di Maxwell e trasformazioni di Galileo, la conservazione della carica, le trasformazioni della densità di carica e di corrente, le trasformazioni del campo elettrico e magnetico, l' invarianza delle equazioni di Maxwell.

  • Il formalismo covariante: quadrivettori e proprietà, il quadrivettore quantità di moto / energia, la covarianza della conservazione della quantità di moto. Particelle a massa nulla: il fotone, l'effetto Compton, rivisitazione dell' effetto Doppler. L'equazione del moto e le forze in relatività. Trasformazioni del campo elettrico e magnetico. Formulazione covariante dell'elettromagnetismo.

  • Il principio di equivalenza e le sue conseguenze. Le applicazioni della relatività.



Modulo di Ottica Quantistica e Laser

Prof. Marco Barbieri, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

Descrizione generale:

Il modulo presenta alcuni temi di fondamenti di meccanica quantistica, spesso oggetto di articoli di divulgazione, allo scopo di chiarire come e perché i fenomeni quantistici, in particolare le misure, non possono essere pienamente compresi con concetti di fisica classica.

Saranno in particolare analizzati sistemi ottici, che consentono di sviluppare facilmente analogie tra la funzione d'onda e il campo elettrico.

Il modulo è diviso in due parti, ciascuna composta da due argomenti, uno di tipo fondamentale e l'altro di tipo applicativo. Nella prima parte, che riguarda l'Ottica Quantistica, si affronta la fenomenologia dei singoli fotoni, l'interpretazione corpuscolare dei fenomeni di interferenza e il funzionamento del laser. Nella seconda parte, che riguarda i fondamenti della meccanica quantistica e l'informazione quantistica, si introduce il concetto di entanglement, illustrando come questo trovi applicazioni alla crittografia e al calcolo.

Programma del modulo:

  • Ottica quantistica: quantizzazione dell'energia, fotoni e grandezze associate, parallelo con l'ottica fisica, interferenza da singolo fotone: richiamo dell'esperienza di Young, descrizione a livello quantistico, descrizione formale, interpretazione frequentistica della figura di interferenza. La legge di Malus per singoli fotoni: richiamo classico, descrizione a livello quantistico, interpretazione frequentistica delle intensità rivelate, parallelo con l'esperienza di Stern Gerlach. Seconda quantizzazione: formalismo e associazione alle proprietà fisiche, stati quantistici del campo elettromagnetico.

  • Funzionamento di un laser: Introduzione: coerenza dei campi luminosi e brillanza. Atomo a due livelli. Assorbimento ed emissione. Interpretazione dal punto di vista corpuscolare. Transizioni atomiche e regole di selezione, inversione di popolazione e guadagno. Cenni ai sistemi a più livelli. Elementi costruttivi del laser: mezzo attivo, cavità. Rassegna dei laser più comuni: He:Ne, Ti:Sapph, eccimeri, CO2, semiconduttore. Regime continuo e impulsato, mode locking.

  • Fondamenti e Informazione quantistica: il problema della misura in meccanica quantistica. L'ipotesi EPR, criteri di realismo, località e completezza. Uso di questi concetti in fisica classica. Stati entangled come sovrapposizione di eventi a più particelle. Contrasto con le ipotesi EPR. Formalizzazione dell'ipotesi EPR, disuguaglianza Bell con stati entangled. Discussione della sua verifica sperimentale.

  • Crittografia e calcolo quantistico: panoramica sui concetti fondamentali della crittografia e protocolli in uso corrente. Scambio di chiave segreta attraverso stati quantistici e attraverso entanglement. Discussione delle realizzazioni sperimentali. Computazione e macchina di Turing. Legge di Moore e limiti fisici alla miniaturizzazione. Connessione tra fisica e informazione. L'informazione quantistica e il suo trattamento: qubit, porte logiche. Criteri di Di Vincenzo per la realizzazione di un computer quantistico. Principali algoritmi quantistici: algoritmo di Shor, algoritmo di Grover, cenni alla correzione di errori.



Modulo di Fisica delle Particelle Elementari

Prof. Giovanni Organtini, Dipartimento Di Fisica Università "La Sapienza"

Descrizione generale:

Viene introdotto il Modello Standard attraverso l'analisi dei dati sperimentali che sono stati accumulati nel corso degli anni. L'attuale modello della Fisica delle Particelle è costruito a partire da questi attraverso richiami di argomenti dei moduli di Meccanica Quantistica e Relatività. In diverse occasioni i temi sono affrontati in modo formale, anche se poco rigoroso, allo scopo di dare un'idea relativamente precisa di come si costruiscono le moderne teorie della Fisica delle Particelle, senza entrare troppo nei dettagli tecnici.

Obiettivo del corso è quello di fornire una panoramica delle attuali conoscenze in questo campo che non si limiti a una mera trasmissione d'informazioni, ma permetta di farsi un'idea del processo che ha portato alla formulazione del Modello Standard.

Programma del modulo:

  • La scoperta dei raggi cosmici, la perdita di energia per ionizzazione; decadimenti beta; ipotesi del neutrino. Scoperta del positrone, dei pioni e dei muoni. Conservazione del numero leptonico e barionico. Scoperta della K e della ∧. Classificazione delle particelle.

  • Produzione artificiale di particelle. Acceleratori.

  • Sezione d'urto. Vita media. Massa invariante e risonanze. Particelle "strane". Modello a Quark. Teoria del Colore. Teoria delle interazioni fondamentali. Diagrammi di Feynman. L'equazione di Dirac.

  • Elettrodinamica Quantistica. Cenni di Cromodinamica Quantistica. Misura del contenuto di quark negli adroni. Violazione della parità nelle interazioni deboli. Il bosone di Higgs.

  • Rivelatori moderni per la fisica delle particelle.



Modulo di Fisica della Materia Condensata

  • Prof. Luciana Di Gaspare, Dipartimento di Scienze Università Roma Tre

  • Prof. Roberto Raimondi, Dipartimento di Matematica e Fisica Università Roma Tre

Descrizione generale:

Il modulo è diviso in due parti, la prima riguarda la comprensione delle proprietà di conduzione elettrica dei dispositivi, attraverso una introduzione alla meccanica statistica classica e quantistica, al ruolo da essa giocato nello sviluppo della meccanica quantistica, l' illustrazione della teoria della conduzione elettrica basata sul modello classico di Drude, la descrizione degli stati elettronici nei solidi, il fenomeno della superconduttività, l'effetto di magneto-resistenza gigante e l'effetto Hall quantistico.

Nella seconda parte rivolta alla Fisica dei Semiconduttori e alle Nanoscienze si introducono le proprietà fondamentali degli stati elettronici dei semiconduttori e i principi del loro impiego nell'elettronica, si introducono le nanoscienze, discutendo come le proprietà fisiche dipendono dalla dimensionalità dei sistemi. Attraverso alcuni esempi rilevanti si mostrerà come i progressi scientifici e tecnologici siano in questi ambiti altamente interconessi e versatili, producendo risultati innovativi in diversi campii quali ad esempio l'ICT, la biomedica, i materiali.

Programma del modulo:

  • La teoria cinetica dei gas. La distribuzione di Maxwell delle velocità in un gas di particelle classiche.

  • Il metodo combinatorio di Boltzmann. Il metodo combinatorio applicato da Planck al problema della radiazione di corpo nero. L'emergere del concetto di fotone nella termodinamica della radiazione di corpo nero. Il modello di Drude della conduzione elettrica nei metalli. L'effetto Hall classico e sua descrizione nel modello di Drude. La statistica quantistica di Fermi Dirac ed il gas di Fermi. Il modello di Sommerfeld della conduzione elettrica nei metalli. I livelli di energia elettronici nei solidi ed il concetto di bande di energia. Distinzione tra isolanti, conduttori e semiconduttori.

  • Fenomenologia dell'effetto Hall quantistico. Densità degli stati. Livelli di energia di Landau per una particella in presenza di un campo magnetico. Stati di bordo e quantizzazione della resistenza di Hall. Il concetto della spintronica. Alcune idee sui sistemi paramagnetici e ferromagnetici. La fenomenologia dell'effetto di magneto resistenza gigante (GMR). Il modello di conduzione a due canali. Interpretazione dell'effetto GMR. Cenni sull'applicazione dell'effetto GMR alle memorie magnetiche. Significato della superconduttività. L'effetto Meissner di espulsione del flusso magnetico da un superconduttore. La teoria fenomenologia di London e la natura dello stato superconduttivo. Cenni alla teoria microscopica BCS della superconduttività.

  • Bande di energia e classificazione dei solidi. Bande di valenza, bande di conduzione e gap diretta e indiretta nei semiconduttori. Occupazione delle bande a temperatura nulla e a temperatura finita in semiconduttori intrinseci. Conduzione elettrica in un semiconduttore. Concetto di lacuna. Massa efficace nei solidi: applicazione alla banda di valenza e alla banda di conduzione. Drogaggio di tipo n e drogaggio di tipo p. Modello idrogenoide per le energie degli stati elettronici di impurezze droganti. Densità dei portatori intrinseci e estrinseci in funzione della temperatura. L'effetto Hall classico Giunzione pn all'equilibrio: diffusione, regione di deplezione. Polarizzazione diretta e inversa della giunzione p n. Il diodo. I diodi LED, la scelta del materiale semiconduttore. Barriere Schottky . Principi di funzionamento del transistor.

  • Proprietà fisiche e dimensionalità : introduzione allo studio e alla manipolazione dei materiali, dei dispositivi e dei fenomeni fisico/chimici su scala nanometrica

  • Sistemi 2D: eterostrutture fra semiconduttori; buche per elettroni e buche per lacune Introduzione alle tecniche di imaging alla nanoscala

  • Introduzione alle tecniche di fabbricazione per le nanotecnologie

  • Alcuni esempi di applicazione effetti quantistici in nanostrutture di semiconduttori e delle nanoscienze. Cenni sul grafene



Modulo di Astrofisica e Cosmologia

  • Prof. Stefano Bianchi, Dipartimento di Matematica e Fisica Università Roma Tre

  • Prof. Enzo Branchini, Dipartimento di Matematica e Fisica Università Roma Tre

  • Prof. Enrico Bernieri, INFN e Dipartimento di Matematica e Fisica Università Roma Tre

Descrizione generale:

La parte di Astrofisica introduce i concetti fondamentali e le basi classiche dell'astrofisica stellare, concentrandosi sugli aspetti più moderni dell'attuale ricerca in astrofisica, dagli esopianeti agli oggetti più esotici della nostra Galassia (nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri), per arrivare fino alle sorgenti più energetiche ai confini dell'Universo (Nuclei Galattici Attivi, Gamma Ray Burst).

La parte di Cosmologia descrive la Cosmologia Moderna e l' attuale comprensione dell' Universo. Partendo da alcune osservazioni fondamentali viene illustrato un modello fisico dell' Universo, delle strutture che lo popolano e della loro evoluzione passata e futura, descrivendone criticamente i limiti di validità', i potenziali problemi e le soluzioni proposte che hanno portato all'elaborazione del "Modello Cosmologico Standard".

La parte di strumentazione astronomica descrive il funzionamento dei principali strumenti che ci consentono di acquisire i dati sui quali si fonda la nostra attuale visione dell'Universo. Oltre che nella banda ottica (visibile), l'Universo è ormai osservato in un intervallo dello spettro elettromagnetico molto più ampio, che spazia dalle onde radio fino ai raggi gamma. Pertanto, oltre ai tradizionali telescopi ottici, sono decritti i telescopi e i principali rivelatori che consentono di effettuare osservazioni e misure nelle altre bande spettrali, con particolare riguardo ai telescopi orbitali X e gamma, che ci consentono di ottenere informazioni fondamentali sui processi di alta energia.

Programma del modulo:

  • Fondamenti di Astronomia: Coordinate celesti, magnitudini, flussi e luminosità; spettri e righe spettrali; misure di temperatura, massa, raggio e velocità, la scala delle distanze

  • Le Stelle: classificazione: Diagramma di Hertzsprung Russell; le Equazioni della Struttura Stellare e i processi nucleari, la formazione ed Evoluzione stellare; gli Esopianeti

  • La seconda vita delle stelle: nane bianche, stelle di neutroni, buchi neri, binarie X

  • Dalla Via Lattea ai confini dell'Universo: galassie e mezzo intergalattico, nuclei galattici attivi, ammassi di galassie, gamma ray burst.

  • Cosmologia: la Cosmologia come Scienza Fisica, recessione delle galassie e legge di Hubble; il fondo cosmico di microonde 1, l'abbondanza di elementi leggeri, lo stato di ionizzazione del mezzo intergalattico.

  • Verso un modello cosmologico: teorie della gravita', principio cosmologico, metrica FRW e modelli di Friedmann, evoluzione dell'Universo ed il Big Bang. Distanze e orizzonti cosmologici, redshift cosmologico e legge di Hubble. Storia termica, radiazione di fondo. Nucleosintesi cosmologica, atomi e fotoni.

  • Formazione ed evoluzione delle strutture cosmiche: il fondo cosmico di microonde 2. Galassie, ammassi e struttura a grande scala. Instabilita' gravitazionale.

  • Problemi e soluzioni nel modello cosmologico "standard": paradosso dell'orizzonte e della piattezza; inflazione cosmologica; densita' di materia e anomalie dinamiche. La Materia Oscura; l'accelerazione dell'Universo; l'energia oscura. Stato del modello e sfide future.

  • Strumentazione astronomica. I grandi telescopi ottici. Le ottiche adattive. I rivelatori a stato solido per l'astrofisica. Radiotelescopi e telescopi nell'infrarosso. I satelliti per le osservazioni nei raggi X e gamma. I grandi telescopi del prossimo futuro.