CERN... Alla scoperta della materia! Diario di bordo dell'istituto comprensivo perugia 6

Nascita di un viaggio... alla scoperta della materia

Tutto ha inizio un pomeriggio di primavera del 2016, a casa del mio vecchio amico Livio Fanò, professore associato di Fisica all'Università degli Studi di Perugia e ricercatore presso il CERN di Ginevra. Scherzando gli dico che mi piacerebbe portare la mia scuola a visitare il CERN ma lui, incredibilmente serio, mi dice: "Facciamolo!".

Mi spiega che i ragazzi sopra i dodici anni di età possono visitarlo tranquillamente e cominciamo subito a ragionarci insieme. Nelle settimane successive informo Margherita Ventura, la mia dirigente scolastica, di questa possibilità e si accende subito l'entusiasmo. Durante l'estate studiamo attentamente tempi, modalità e costi. Le difficoltà ci sono, senza dubbio... l'espatrio in Svizzera di un gruppo di minori di 14 anni (fino a un massimo di 35-36 ragazzi); l'opportunità e l'adeguatezza di un'esperienza educativa di così alto profilo, rispetto all'età e ai programmi di scienze che normalmente affrontano dei ragazzi di scuola media; i costi che avrebbero dovuto sostenere le famiglie, probabilmente superiori a quelli di una normale gita di tre giorni. Tuttavia, accettiamo la sfida e lavoriamo... unico vero ostacolo, la prenotazione della visita al CERN e, in particolare, a LHC, il più grande e potente accelleratore di particelle mai realizzato al mondo, in grado di spingerle e farle scontrare a una velocità molto vicina a quella della luce.

Si può prenotare la visita con al massimo nove mesi di anticipo ed è comunque un'impresa perchè i posti sono ambitissimi e finiscono con una rapidità forse superiore a quella dello stesso acceleratore. Dopo due tentativi andati a vuoto, che ci hanno costretto a riprogrammare le date del viaggio, la notte tra il 27 e il 28 luglio, alle 1:20 del mattino, finalmente riesco a ottenere la conferma del successo. Da quel momento, un gruppo di 41 persone, 36 ragazzi e 5 accompagnatori dell'Istituto Comprensivo Perugia 6, era atteso la mattina del 28 aprile 2017 per fare la sua visita guidata al CERN di Ginevra.

Il coordinatore del progetto, Prof. Sandro Piermattei

Il Progetto "CERN... Alla scoperta della materia!"

Finalità del progetto: potenziamento delle competenze in matematica, scienze e tecnologia; potenziamento delle competenze digitali e di quelle civiche e sociali; promozione delle eccellenze; orientamento e prevenzione della dispersione scolastica.

Obiettivi: il progetto ha come finalità introdurre i ragazzi alla conoscenza delle frontiere più avanzate della ricerca scientifica e, allo stesso tempo, fornire loro una serie di consapevolezze riguardo alle modalità sociali, istituzionali e laboratoriali di conduzione di un settore di ricerca complesso come quello della fisica della particelle. Da un lato, gli allievi avranno modo di conoscere e toccare con mano le tecnologie e i laboratori degli esperimenti che vengono oggi condotti al CERN, ovvero la struttura di ricerca più avanzata del mondo, grazie a LHC (Large Hadron Collider), il più grande e potente acceleratore di particelle finora mai costruito, dall’altro essi avranno modo di entrare in contatto con l’ambiente umano e le pratiche sociali di una delle più grandi comunità di ricerca al mondo. Il valore educativo del progetto non si esaurisce pertanto nell’acquisizione di nuove conoscenze, ma si estende all’acquisizione di quei valori etici essenziali intrinseci alla cultura sociale della ricerca scientifica, ovvero: la capacità di orientare obbiettivi, scelte e competenze personali nell’ambito di finalità condivise da un’intera comunità; la capacità di lavorare in team che vedono la collaborazione e il coinvolgimento di persone di ogni etnia ed estrazione sociale e culturale; la capacità di utilizzare creativamente e cooperativamente le tecnologie a nostra disposizione, al fine di raggiungere lo scopo dell’ampliamento della conoscenza. Il progetto ha infine un importante valore orientativo. I ragazzi selezionati dal nostro Istituto avranno il privilegio di godere dell’occasione unica ed esclusiva di entrare in contatto con una realtà all’avanguardia, nella quale si sono fatte e si faranno in futuro scoperte decisive per comprendere l’intima struttura dell’universo di cui facciamo parte. Questa esperienza, attraverso meccanismi di emulazione e identificazione, potrà pertanto contribuire alla formazione di nuove motivazioni per continuare a impegnarsi nello studio e perseguire con tenacia percorsi di formazione superiore altamente qualificanti.

Destinatari: classi terze - gruppo scelto di max 30/35 ragazzi. Criteri di scelta degli alunni destinatari: ragazze e ragazzi (5-6 per classe) che abbiano riportato valutazioni eccellenti in matematica, scienze, tecnologia e dal comportamento assolutamente corretto.

Contenuti: i ragazzi avranno modo di approfondire le loro conoscenze relative allo studio delle forze fondamentali dell’universo (gravità, elettromagnetismo), alla struttura dell’atomo e delle materia, all’evoluzione dell’universo (teoria del big bang) e della vita umana sulla Terra. Inoltre, in collaborazione con esperti del CERN e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), essi verranno introdotti alla conoscenza della storia del CERN, della fisica delle particelle e dell’astrofisica, attraverso attività seminariali e laboratoriali.

Attività: il progetto si articolerà in quattro fasi, tutte da svolgersi in orario extracurriculare. Durante la prima, i docenti curriculari di matematica, scienze e tecnologia della classi terze, insieme ai rispettivi coordinatori di classe, procederanno all’individuazione dei ragazzi da coinvolgere nel progetto, tenendo conto dei criteri sopra citati. Il referente del progetto e la dirigente scolastica convocheranno dunque allievi e famiglie al fine di informarli rispetto all’opportunità unica che viene loro offerta, nonché relativamente ai costi da sostenere per prendere parte al viaggio d’istruzione finale presso il CERN a Ginevra, Svizzera. Una volta raccolte autorizzazioni e disponibilità da parte di allievi e famiglie, si procederà con la seconda fase, curata dal Prof. Luca Martinetti, che si occuperà di svolgere una serie di incontri seminariali con gli allievi, aventi per oggetto: la storia dell’universo (teoria del big bang) e dell’evoluzione biologica dell’uomo sulla Terra; la scoperta delle forze fondamentali (gravità ed elettromagnetismo); la struttura dell’atomo (elettroni, protoni e neutroni). A questa fase, seguirà quella delle attività seminariali gestite da esperti del CERN e dell’INFN, per un massimo di quattro incontri che affronteranno i seguenti argomenti: dall’uomo alle particelle e il concetto di forza; dall’infinitamente grande all’infinitamente piccolo: come si collegano fisica delle particelle e astrofisica; storia del CERN e il futuro della ricerca; attività di hands on: “Come si “vedono” le particelle?”: illustrazione e dimostrazione di alcuni esperimenti fondamentali nella storia della fisica delle particelle: la camera a nebbia, i raggi cosmici, l’esperimento di Thomson. La quarta fase, infine, sarà costituita dal viaggio d’istruzione di tre giorni presso il CERN a Ginevra, Svizzera, il 27, 28 e 29 aprile 2017.

Durata del progetto: intero anno scolastico. Orario dell’attività: extracurriculare. I fase: settembre-ottobre 2016. II fase: dicembre 2016 – gennaio 2017. III fase: febbraio-aprile 2017. IV fase: 27, 28 e 29 aprile 2017.

CREDITS

Progettazione e coordinamento: Prof. Sandro Piermattei, Istituto Comprensivo Perugia 6.

Referente per l’INFN/CERN: Prof. Livio Fanò, Università degli Studi di Perugia – Dipartimento di Fisica e Geologia.

Docente coordinatore delle attività formative propedeutiche (II fase): Prof. Luca Martinetti, Istituto Comprensivo Perugia 6.

Docente responsabile della documentazione audio/video e montaggio: Prof.ssa Donata Accogli, Istituto Comprensivo Perugia 6.

Coordinatori classi terze dell'IC Perugia 6, a.s. 2016-2017: Prof.ssa Paola Tempone (3^A), Prof.ssa Alda Scotaccia (3^B), Prof. Mauro Martelli (3^C), Prof.ssa Elena Vidoni Guidoni (3^D), Prof. Emanuele Miranda (3^E), Prof.ssa Silvia Tribbioli (3^F).

Al termine della PRIMA FASE del progetto...

questa è la lista delle RAGAZZE e dei RAGAZZI che vi prenderanno parte:

3° A

Accardo Lorenzo - Assante Nicole - Comsit Vanessa - Minestrini Marika - Moretti Pietro - Santoro Teresa

3° B

Baldacchini Letizia - Baldelli Miriam - Calzoni Federica - Cordelli Matteo - Passeri Emanuele - Sisani Filippo - Stangoni Martina

3° C

Bonomi Alessandro - Catocchia Davide - Fabrizi Sofia - Tenerini Alessandro

3° D

Bacecci Samuele - Cippiciani Samantha - De Angelis Ilaria - Giovagnoni Cristian - Kandil Federica - Piccioli Nikolaj - Vicaroni Elena

3° E

Borrazza Mattia - Burnelli Aurora - Fiorucci Caterina - Iacob Laura - Lomazzo Elena - Pettinacci Alessia

3° F

Checcarelli Alessia - Costa Edoardo - D'Ambrosio Matteo - Giglietti Fabrizio - Testa Ciro - Vernata Irene

Gli accompagnatori:

Prof.ssa Margherita Ventura - Prof. Sandro Piermattei - Prof. Luca Martinetti - Prof.ssa Donata Accogli - Prof. Piergiovanni Rossi

16 Gennaio 2017

Inizia la SECONDA FASE...

con le lezioni del Prof. Luca Martinetti

Prima lezione

Le particelle subatomiche. Gli esperimenti con i tubi di Crookes. I raggi catodici e la scoperta dell’elettrone (1897). I raggi anodici e la scoperta del protone (1914). I primi modelli atomici. Modello di Thomson. Il modello di Rutherford. Gli isotopi Numero atomico e numero di massa.

Seconda lezione

La scoperta del neutrone (1932). La struttura del nucleo. Gli spettri atomici di emissione e di assorbimento. La natura ondulatoria e corpuscolare della radiazione elettromagnetica. La relazione di Planck. Frequenza e lunghezza d’onda. L’atomo di Bohr e la quantizzazione dell’energia. Dal concetto di orbita al concetto di orbitale. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. I numeri quantici per la risoluzione dell’equazione di Schrödinger. Sequenza di riempimento degli orbitali. Configurazione elettronica dei diversi elementi. Il principio di Pauli. Configurazione elettronica e tavola periodica degli elementi.

Terza lezione

I decadimenti radioattivi. La scoperta dei neutrini.

Quarta lezione

3 Marzo 2017

... prosegue la SECONDA FASE...

con le lezioni del Prof. Livio Fanò del CERN

Prima lezione - L'osservazione dei raggi cosmici

Introduzione ai raggi cosmici. Le particelle “in natura” e cosa ci dicono dell’Universo. Vedere i raggi cosmici con la camera a nebbia.

Seconda lezione - Dallo spazio alla Terra

L'accelerazione artificiale. Le macchine del tempo. L'esperimento di Thomson e le particelle elementari.

Terza lezione - Oggi e domani

I grandi laboratori. Il CERN e gli esperimenti a terra. Gli esperimenti nello spazio. Il futuro sperimentale.

Il programma del viaggio

27 aprile: partenza con pullman da Perugia e arrivo a Ginevra intorno all’ora di pranzo, sistemazione in albergo; pomeriggio: seminario introduttivo e visita alle mostre Globus e Microcosm.

28 aprile: mattina: visita guidata agli esperimenti con LHC (sala controlli ed elaborazione dati; la visita all’acceleratore sarà possibile solo ad acceleratore fermo); pomeriggio: visita al CERN, all’esperimento NA62 e al computing center.

29 aprile: mattina: visita guidata alla città di Ginevra; pomeriggio: rientro a Perugia.

Created By
Sandro Piermattei
Appreciate

Credits:

Created with images by Image Editor - "Gold Beam Collision Recorded at STAR" • Image Editor - "The Large Hadron Collider/ATLAS at CERN" • Kaeru - "LHC" • HoangP - "CERN Tunnel" • hko_s - "IMG_5875_" • maura24 - "atomium atom brussels" • NASA Goddard Photo and Video - "Cassiopeia A supernova"

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