Insegnamento: STORIA DELLA FISICA Titolare del corso: Nadia Robotti 6 cfu – LT mutuato per LM Obiettivi formativi Completare la conoscenza di alcuni importanti aspetti della fisica del Novecento con l’approccio storico. Sviluppare uno spirito critico verso le basi concettuali della fisica. Conoscere la dimensione storica della fisica, con particolare riferimento ai suoi sviluppi nel Novecento. Approfondire le figure più importanti che hanno contribuito alla nascita della Meccanica Quantistica e della Fisica Nucleare, e dei loro specifici contributi.

Metodo seguito: ricostruire lo sviluppo scientifico dei vari argomenti via via trattati sulla base di una analisi degli articoli originali e delle principali fonti archivistiche disponibili. Molti degli argomenti sono trattati anche in altri corsi, ma qui vengono analizzati in modo diverso, cioè nel loro processo di scoperta e di sviluppo. Ad esempio si studieranno i meccanismi che hanno portato all’affermazione di certe teorie a scapito di altre, oppure i limiti insiti in alcuni esperimenti, che a posteriori sono stati definiti cruciali, o infine le difficoltà interpretative di certi risultati, e quindi si analizzerà il rapporto intercorso, nelle varie fasi di sviluppo, tra formulazioni teoriche e verifiche sperimentali. Esperimenti di Geiger-Marsden (1908-1910)

Parte I: Dalla Fisica Classica alla Meccanica Quantistica 1) Le tre grandi scoperte di fine '800: i raggi X, la radioattività, l'elettrone. 2) La nascita della fisica atomica e i primi modelli classici di atomo :1897-1910. 3) Il problema del corpo nero e la scoperta della costante "h" di Planck :1899-1900. 4) Fenomenologie non spiegabili classicamente: l’effetto fotoelettrico, i calori atomici dei solidi, gli spettri atomici e molecolari. 5) I primi sviluppi delle ipotesi quantistiche e il loro affermarsi: 1900-1911. 6) Gli esperimenti di scattering di particelle alfa contro atomi pesanti (H. Geiger – E. Marsden: 1908-1910) e la scoperta del nucleo atomico (E. Rutherford, 1911). 7) La nascita della prima teoria quantistica dell’atomo (N. Bohr 1913). 8) Gli esperimenti di H. Moseley (1914) e l’introduzione del numero atomico. 9) Verso una nuova interpretazione della tavola periodica degli elementi (N. Bohr – D. Koster, 1919).

Apparato di J.J Thompson per la scoperta dell’elettrone (1897) Le famiglie radioattive (Rutherford 1905) La camera a nebbia di Wilson (1911): «la macchina più intelligente della storia» (Rutherford)

Parte II. Nascita e Sviluppo della Fisica nucleare (dal nucleo alla fissione) 1) Dagli esperimenti di scattering di particelle alfa contro atomi leggeri alla scoperta del protone (E. Rutherford, 1919). 2) La realizzazione delle prime trasmutazioni nucleari con particelle alfa  (E. Rutherford, J. Chadwick, P.M.S. Blackett, W. Bothe: 1919-1931). 3) Lo sviluppo di nuovi dispositivi sperimentali: la camera a nebbia di Wilson (1911), il contatore Geiger-Muller (1928), la camera controllata di Blackett-Occhialini (1932). 4) La scoperta del neutrone (J. Chadwick, 1932). 5) Dai primi studi sui raggi cosmici (V. Hess, 1912) alla scoperta del positrone (C.D. Anderson 1932). 6) Il problema del decadimento beta e la formulazione della teoria di Fermi (dicembre 1933). 7) La scoperta della radioattività indotta da particelle alfa (F. Joliot – I. Curie, gennaio 1934). 8) La scoperta della radioattività indotta da neutroni e dell'effetto del loro rallentamento (E. Fermi, marzo - ottobre 1934). 9) La scoperta della fissione nucleare (O. Hahn – F. Strassmann, 1938).

Apparato di Chadwick per la scoperta del neutrone (1932) La scoperta della radioattività indotta da neutroni nel quaderno di Fermi (1934) Prima traccia del positrone in camera a nebbia (Anderson, 1932)