Physics - Fisica

Insegnamento fondamentale della laurea magistrale che fornisce le basi teoriche per comprendere le proprietà fisiche della materia condensata. Il programma tratta la struttura elettronica dei solidi (modelli a elettroni quasi-liberi, struttura a bande), le vibrazioni reticolari (fononi), le interazioni a molti corpi (DFT), il magnetismo e i fenomeni di superconduttività, con un approccio moderno e computazionale.

Il corso introduce gli elementi di base della teoria quantistica dei campi, pilastro della fisica delle interazioni fondamentali e del Modello Standard. Gli argomenti includono la quantizzazione canonica dei campi liberi (scalari, di Dirac, elettromagnetici), la teoria delle perturbazioni, l'espansione della matrice S e l'utilizzo dei diagrammi di Feynman per il calcolo di processi di scattering elementari.

Insegnamento della laurea magistrale che approfondisce i metodi della meccanica statistica per sistemi interagenti e i fenomeni critici. Il programma copre i principi generali (equazione di Boltzmann), lo studio di modelli di spin come il modello di Ising, le teorie fenomenologiche di Landau sulla rottura spontanea della simmetria e un'introduzione alle transizioni di fase e alla teoria dei campi statistici.

Laboratorio specialistico incentrato sulle tecniche avanzate di microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e olografia elettronica. Gli studenti apprendono i principi dell'ottica elettronica, la diffrazione e la spettroscopia STEM/TEM, approfondendo l'uso dell'olografia per la mappatura dei campi elettromagnetici nei materiali e nei dispositivi su scala nanometrica.

Corso sperimentale dedicato alla catena di sviluppo delle nanotecnologie, dalla sintesi dei nanomateriali (nanofili, grafene) alla fabbricazione di dispositivi tramite litografia. Il programma include la caratterizzazione del trasporto elettrico e termico in regime classico e quantistico, fornendo competenze pratiche per la manipolazione della materia alla scala nanometrica.

Insegnamento avanzato sui concetti moderni della fisica della materia condensata e approcci computazionali ab initio. Il programma tratta la teoria moderna della polarizzazione, gli aspetti topologici dei solidi (isolanti topologici), la costruzione di funzioni di Wannier e lo studio microscopico delle interazioni elettrone-fonone e dei meccanismi di localizzazione negli stati elettronici.

Il corso fornisce una panoramica completa della fisica delle particelle moderna, analizzando leptoni, quark e bosoni di gauge. Tratta gli aspetti sperimentali (acceleratori e rivelatori), lo studio delle simmetrie spazio-temporali, le interazioni forti (modello a quark) e le proprietà dell'interazione debole, inclusa la violazione della parità e della simmetria CP nel Modello Standard.

Laboratorio computazionale avanzato focalizzato sulla simulazione ab initio di materiali e nanostrutture. Gli studenti apprendono l'utilizzo della Teoria del Funzionale della Densità (DFT) per modellare la struttura elettronica di sistemi condensati, con applicazioni rivolte a materiali per l'energia (batterie, fotovoltaico) e alle scienze dell'informazione quantistica, includendo accenni alla simulazione su computer quantistici.

Analizza l'interazione tra fisica delle particelle e cosmologia per la descrizione dell'universo primordiale. Il corso approfondisce il modello cosmologico standard, la materia oscura, la nucleosintesi primordiale, l'inflazione e la fisica dei neutrini.

Insegnamento avanzato che introduce alla quantizzazione dei campi. Copre i campi scalari, di Dirac e di Maxwell, utilizzando il formalismo dell'integrale di cammino e i diagrammi di Feynman per descrivere le interazioni fondamentali tra particelle.

Insegnamento che esplora i processi fondamentali che governano l'evoluzione dell'universo e dei corpi celesti. Il programma approfondisce la fisica dei buchi neri, l'evoluzione delle galassie, la cosmologia e l'astrofisica delle alte energie. Integra modelli teorici con dati osservativi di ultima generazione, utilizzando simulazioni magnetoidrodinamiche e strumenti di High-Performance Computing (HPC).

Corso multidisciplinare dedicato allo studio delle proprietà chimico-fisiche dei sistemi biologici e colloidali. Tratta l'interazione a livello nanometrico di proteine e acidi nucleici, approfondendo i principi termodinamici e cinetici che regolano i processi biologici. Include l'uso di strumenti computazionali per la modellistica e la simulazione della dinamica molecolare in ambito biofisico e nanomedico.

Laboratorio specialistico volto a fornire le competenze per applicare tecniche di Intelligenza Artificiale e calcolo avanzato a problemi fisici complessi. Il programma copre il Supervised Learning (Deep Learning, CNN, GNN), l'Unsupervised Learning applicato alla meccanica statistica e il Quantum Machine Learning, preparando gli studenti all'uso del paradigma data-driven nella ricerca scientifica e industriale.

Insegnamento che fornisce un quadro concettuale sulla fisica dei nanosistemi prototipali (nanotubi, grafene, nanocristalli, quantum dots). Il corso analizza l'intera filiera della nanotecnologia, dalla sintesi dei materiali alla fabbricazione di dispositivi tramite litografia e alla caratterizzazione del trasporto elettrico e termico, con enfasi sulle proprietà quantistiche emergenti per applicazioni in quantum computing e sensing.

Corso focalizzato sulla didattica della fisica attraverso l'integrazione di metodi teorici e sperimentali. Gli studenti analizzano i modelli di apprendimento e le difficoltà concettuali comuni, progettando percorsi didattici e esperimenti innovativi tramite tecnologie moderne (sensori smartphone, Arduino, software di video-analisi). È un esame fondamentale per la formazione di figure esperte nell'insegnamento e nella comunicazione scientifica.

Insegnamento che fornisce una comprensione approfondita delle proprietà fisiche dei semiconduttori e delle applicazioni tecnologiche moderne. Il programma copre la struttura a bande, la statistica dei portatori di carica (drogaggio), i fenomeni di trasporto (drift e diffusione), le proprietà ottiche e la fisica dei dispositivi elettronici fondamentali come giunzioni p-n, transistor MOSFET, LED e celle solari.

Introduzione teorica ai fondamenti dell'elaborazione dell'informazione quantistica e al funzionamento dei computer quantistici. Il corso tratta il concetto di qubit, le correlazioni quantistiche (entanglement), le porte logiche e i circuiti quantistici, approfondendo i principali algoritmi (Shor, Grover) e le applicazioni in crittografia e teletrasporto quantistico.

Corso avanzato sui metodi teorici per lo studio di sistemi composti da un gran numero di particelle quantistiche interagenti. Il programma introduce il formalismo della seconda quantizzazione, le funzioni di Green, i diagrammi di Feynman e la teoria delle perturbazioni a molti corpi, con applicazioni allo studio delle eccitazioni elementari, della schermatura elettronica e dei sistemi Hall quantistici.

Insegnamento dedicato ai concetti e agli strumenti fondamentali della relatività speciale e generale. Il programma spazia dalla geometria differenziale (tensori e curvatura) alle equazioni di campo di Einstein, approfondendo lo studio dei test sperimentali classici, la fisica dei buchi neri, le onde gravitazionali e i fondamenti della cosmologia moderna.

Il corso presenta le tecniche fondamentali per simulare le eccitazioni in materiali e molecole partendo dai primi principi. Il focus è sull'interazione materia-luce, trattando la Teoria del Funzionale della Densità Dipendente dal Tempo (TDDFT), la teoria delle perturbazioni a molti corpi per la spettroscopia fotoelettronica e lo studio di eccitazioni elementari quali fononi, eccitoni e plasmoni.

Insegnamento focalizzato sulle tecniche avanzate di indagine della materia alla scala nanometrica. Il programma combina approcci spettroscopici (XPS/UPS, radiazione di sincrotrone) con metodi di imaging ad alta risoluzione (STM, AFM, microscopia elettronica), finalizzati alla caratterizzazione morfologica, elettronica e chimica di nanostrutture, superfici e materiali quantistici.

Corso specialistico che offre una prospettiva sperimentale sui metodi e le apparecchiature utilizzate per studiare le proprietà meccaniche dei materiali alla nanoscala. Il programma approfondisce l'uso delle microscopie a scansione di sonda (AFM) per investigare elasticità, durezza e proprietà tribologiche (attrito, usura) di nanostrutture quali nanotubi e nanofili.

Insegnamento avanzato focalizzato sulle basi matematiche e gli strumenti algoritmici per l'elaborazione di segnali e immagini digitali. Il corso tratta l'analisi di Fourier discreta (FFT), la modellizzazione di problemi inversi (deblurring, denoising) e i metodi di ottimizzazione numerica convessa applicati alla diagnostica medica e all'astrofisica.

Corso integrato che applica i principi della fisica allo studio dei sistemi biologici. Il programma combina la meccanica statistica delle macromolecole (DNA, proteine) con attività sperimentali di laboratorio su microscopia a forza atomica (AFM) e pinzette ottiche, approfondendo la dinamica dei motori molecolari e le forze che determinano la struttura delle biomolecole.

Insegnamento dedicato alle tecnologie e ai principi della fisica applicata alla medicina. Il programma copre la radiologia digitale, la medicina nucleare, la radioterapia e la risonanza magnetica, includendo approfondimenti sulla radiobiologia, la radioprotezione e l'uso dell'intelligenza artificiale per la ricostruzione di immagini mediche e il calcolo della dose.

Attività formativa finale dedicata allo sviluppo di un progetto di ricerca originale sotto la supervisione di un docente. L'obiettivo è l'applicazione delle conoscenze teoriche e sperimentali acquisite per produrre risultati scientifici innovativi in ambiti quali la biofisica, la fisica teorica o le nanotecnologie, concludendosi con la stesura e la discussione della tesi magistrale in lingua inglese.

Il corso fornisce una comprensione approfondita dei fenomeni magnetici e delle loro applicazioni tecnologiche d'avanguardia. Il programma tratta il magnetismo fondamentale (atomico e molecolare), i principi della spintronica (GMR, spin valves) e un'introduzione alle tecnologie quantistiche emergenti per il computing e il sensing basate su dispositivi superconduttori e centri di spin.

Corso dedicato ai principi di funzionamento dei sincrotroni e all'uso della radiazione prodotta per la ricerca scientifica. Il programma tratta le sorgenti di particelle ultra-relativistiche (ondulatori, wiggler), i laser a elettroni liberi (FEL) e le principali tecniche sperimentali quali diffrazione, scattering e assorbimento di raggi X (XAS), includendo solitamente una visita ai laboratori ELETTRA.

Insegnamento avanzato che approfondisce i concetti della meccanica quantistica non relativistica. Il programma copre la dinamica quantistica (Heisenberg, Dirac), il metodo dell'integrale sui cammini di Feynman, la teoria dello scattering e il formalismo della seconda quantizzazione per sistemi a molti corpi, fornendo gli strumenti essenziali per la fisica della materia condensata e delle particelle.

Insegnamento professionalizzante volto a fornire le competenze trasversali necessarie nel mondo della ricerca. Il corso tratta la comunicazione scientifica (scrittura di paper, presentazioni), la gestione della proprietà intellettuale e dei brevetti, l'etica della ricerca e le strategie per lo sviluppo della carriera accademica e industriale, inclusa la preparazione di grant proposal.

Il corso fornisce le competenze per l'utilizzo di supercomputer (cluster HPC) nella risoluzione di problemi scientifici complessi. Il programma copre le architetture di calcolo parallelo (GPU, memoria condivisa e distribuita), l'uso di librerie e protocolli standard come MPI e OpenMP, e l'ottimizzazione di algoritmi per simulazioni atomistiche, climatologia e analisi di Big Data.

Attività seminariale volta a illustrare le diverse opportunità di carriera per un laureato in fisica nella società contemporanea. Attraverso incontri con professionisti operanti in settori quali l'industria ad alta tecnologia, la finanza e l'analisi dei dati, il corso esplora l'applicazione delle competenze analitiche e di problem-solving in contesti reali e sociali.

Corso dedicato al trasferimento tecnologico e all'innovazione derivante dalla ricerca scientifica. Il programma introduce concetti di imprenditorialità e Design Thinking, spesso legati a progetti internazionali come CBI (Challenge Based Innovation) al CERN, dove gli studenti lavorano in team multidisciplinari per risolvere sfide reali poste da aziende e organizzazioni.