R ADIO L AB -INFN Radio-Attività con gli studenti J. Immé M.Pugliese, M.Chiosso, F.Groppi, P.Randaccio, S.Romano, M.Vascotto INFN.Sez.Catania, Dipartimento.

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1 R ADIO L AB -INFN Radio-Attività con gli studenti J. Immé M.Pugliese, M.Chiosso, F.Groppi, P.Randaccio, S.Romano, M.Vascotto INFN.Sez.Catania, Dipartimento di Fisica e Astronomia, UniCT INFN Sez.Napoli, Dipartimento di Fisica, UniNA INFN Sez.Torino, Dipartimento di Fisica, UniTO INFN Sez.Milano, Dipartimento di Fisica, UniMI INFN Sez.Cagliari, Dipartimento di Fisica, UniCA INFN LNS-CT, Dipartimento di Fisica e Astronomia, UniCT INFN.Sez.Trieste, Dipartimento di Fisica e Astronomia, UniTS COMUNICARE FISICA 2014

2 PROSPETTIVE Auspicio che questo tipo di attività trovi una sua collocazione istituzionale all’interno dell’INFN e acquisti una maggiore visibilità a livello nazionale, anche ai fini di una più efficace comunicazione scientifica su tematiche di pertinenza dell’Ente. Dimensione nazionale del progetto. Le scuole aderiscono più volentieri ed efficacemente se si sentono parte di un progetto nazionale. Tale dimensione è garantita dalla rete di rapporti fra le sezioni che già sono coinvolte in attività simili. Realizzazione di un network europeo COMUNICARE FISICA 2012-Torino Laboratorio di Radioattività. Un esempio efficace di diffusione scientifica

3 R ADIO L AB RADIOactivity LABoratory Dissemination attraverso misure di radioattività ambientale Esperienza pregressa  Esperimenti EnviRad, LaboRad, SPLASH, Envirad-Splash finanziati dalla CSN5–INFN  Piano Lauree Scientifiche-Fisica Finalità realizzare un’azione efficace di diffusione della cultura scientifica, e in particolare della fisica nucleare, attraverso il coinvolgimento di studenti delle scuole superiori in misure di radioattività ambientale.

4 - Clima culturale di diffidenza verso il «nucleare» - Percezione di un pericolo impercettibile e quindi subdolo - Mancanza di informazione sulla radioattività ambientale - Mancanza di chiarezza su come la fisica può aiutare a capire l’ambiente circostante LO SCENARIO iniziale

5 Comunicazione scientifica, didattica e ricerca scientifica si integrano, mettendo in atto azioni di orientamento formativo mediante un processo che ricalca le fasi attraverso cui evolve un lavoro di ricerca. La modalità di attuazione porta altresì alla divulgazione degli argomenti di radioattività ambientale anche fuori dall’ambiente scolastico. La consapevolezza della presenza di una radioattività ambientale di origine naturale fa sì che gli studenti, i loro docenti e le loro famiglie prendano confidenza con queste tematiche La loro partecipazione permette anche di condurre attività di monitoring di radon indoor e di radionuclidi in ambiente, sia di origine naturale che antropica. Il progetto

6 Il progetto RADIOLAB prevede il coinvolgimento degli studenti in  sessioni di lavoro in laboratorio, con l’assemblaggio della strumentazione di rivelazione,  esposizione dei dosimetri presso le scuole, ma anche case, edifici che appaiono particolarmente interessanti ai fini di misure di radioattività,  in laboratorio per la lettura dei dosimetri e l’elaborazione dei dati acquisiti. Coinvolgimento attivo anche degli insegnanti che attraverso questo progetto potranno seguire un vero e proprio percorso di aggiornamento, soprattutto in vista delle nuove direttive ministeriali che prevedono l’insegnamento della fisica moderna nell’ultimo anno della scuola superiore. Rivisitazione dei programmi didattici con la necessità di integrare il curriculum di matematica, fisica, chimica, biologia e informatica con attività che permettono di giungere ai concetti chiave della radioattività attraverso l’interazione radiazione- materia (con particolare attenzione ai danni biologici da radiazioni ionizzanti), il ruolo della probabilità e della statistica nella legge di decadimento, la radioattività terrestre e l’assetto geologico del territorio. Azioni

7 Radioactivity Laboratory Radioactivity Laboratory OBIETTIVI - Indurre gli studenti a vincere la diffidenza verso il “nucleare” - Introdurre in modo corretto il problema della radioattività - Coinvolgere gli studenti in misure fisiche, nel preparare il set.up sperimentale, nell’analisi dei dati e nel redigere un report finale. - Conoscere l’ambiente in cui vivono - Ricercare relazioni fra radioattività e geofisica, biologia, ingegneria. …

8 METODOLOGIA - COLLABORAZIONE TRA SEZIONI INFN, UNIVERSITA’ E SCUOLE PRESENTAZIONE DELLE TEMATICHE CHE VERRANNO SVILUPPATE SET-UP DELLA STRUMENTAZIONE E DEI RIVELATORI ORGANIZZAZIONE delle Misure REALIZZAZIONE DELLE CAMPAGNE DI MISURA, CONDOTTE DAGLI STUDENTI ANALISI DEI DATI PRESENTAZIONE DEI RISULTATI IN UN MEETING DI FINE ANNO UNO STUDIO PIU’ AVANZATO INCLUDE: PRODUZIONE DI MAPPE CON DETTAGLI DELLA DISTRIBUZIONE DI RADON LINK ALLA SITUAZIONE GEOFISICA LOCALE E CARATTERIZZAZIONE RADIOMETRICA DEI MATERIALI SENSIBILIZZAZIONE DELLA POPOLAZIONE CON INIZIATIVE GESTITE DA STUDENTI E INSEGNANTI

9 Le sezioni INFN attualmente partecipanti sono: CAGLIARI CATANIA LABORATORI NAZIONALI DEL SUD MILANO NAPOLI TORINO TRIESTE Responsabili nazionali: J.Immé (CT) M.Pugliese (NA) Le sedi

10 https://web2.infn.it/RadioLab/ Il dettaglio delle attività svolte nel corso del primo anno e i risultati ottenuti saranno a breve disponibili sul sito RadioLab Il sito web

11 Scuole coinvolte:  Liceo Scientifico Statale “G. Salvemini”, Sorrento  Liceo Artistico – Istituto Statale D’Arte “F. Grandi”, Sorrento  Istituto Tecnico Nautico “N. Bixio”, Piano di Sorrento  Liceo Scientifico Statale, Ischia Mariagabriella Pugliese, Maria Quarto, Vincenzo Roca, Filomena Loffredo, Giuseppe La Verde, Emilio Balzano, Ciro Minichini. RadioLab – Napoli Metodologia impiegata: misure di concentrazione radon integrate nel tempo mediante rivelatori passivi SSNT LR-115.

12 RadioLab – LNS Stefano Romano Alle attività di RadioLab, nell’anno 2013-2014, hanno preso parte 5 scuole, per un totale di 92 alunni delle quarte e quinte classi: Istituto Tecnico Industriale “S. Mottura” – Caltanissetta Istituto di Istruzione Superiore “M. Raeli” – Noto Liceo Scientifico Statale “E. Fermi” – Ragusa Liceo Scientifico “E. Majorana” – Scordia Liceo Scientifico “E. Fermi” – Paternò Agli studenti e ai docenti delle scuole partecipanti sono stati consegnati un totale di 150 elettreti. Il posizionamento di tali rivelatori ha consentito di effettuare un monitoraggio nei comuni di Scordia, Paternò, Caltanissetta, Noto e Ragusa. I risultati ottenuti sono stati messi in relazione alla situazione geolitologica locale.

13 Flavia Groppi, Simone Manenti, Luigi Gini, Mauro L. Bonardi, Anna Bazzocchi* Lab. Acceleratori e Superconduttività Applicata – L.A.S.A., Segrate (MI), Italy *)Istituto d’Istruzione Superiore – I.I.S. Mattei, San Donato Milanese (MI), Italy RadioLab – Milano IstitutoClasseLocalità n. studenti Salesiani di Don Bosco IV liceo scientifico e classico Treviglio (BG)30 GeymonatIII liceo scientificoTradate (VA)30 Torno IV istituto tecnico industriale - chimico Castano Primo (MI)35 BalleriniIII liceo scientificoSeregno (MI)28 MonnetIV liceo scientificoMariano Comense (MI)25 MatteiIV liceo scientificoS. Donato Milanese (MI)25 n. di studenti coinvolti: 173 New e-learning week Regione Lombardia

14 RadioLab – Trieste Marco Budinich, Massimo Vascotto Misure di radon Misure di radon Canestri al Carbone CR-39 IC “Giacich” - Monfalcone (GO) Utilizzando la tecnica dei CR39, sono state effettuate misure su tutti i sette plessi della scuola. L’iniziativa ha coinvolto docenti (~20) e allievi (~1.100). Un ringraziamento particolare va al Dirigente Scolastico, prof.ssa Susanna Tessaro, fisico, che si è dedicata a pieno nell’iniziativa. Liceo Scientifico “Brandolini Rota” - Oderzo (TV) In questo caso è stata coinvolta una classe terza dello scientifico (~20 studenti) ed 1 docente (prof.ssa Katia Vittor), referente per l’iniziativa. Le misure sono state eseguite utilizzando la metodologia dei canestri al carbone attivo, in quanto, in questo modo, è stato possibile trasferire un rivelatore NaI(Tl) presso l’Istituto, consentendo agli studenti, dopo un opportuno addestramento, di effettuare autonomamente le misure. Le misure hanno interessato sia l’edificio scolastico che le abitazioni di alcuni studenti.

15 RadioLab – Catania J.Immé, R.Catalano, P. Di Mauro, S.Inzerilli, G.Mangano, D.Morelli, A.Pagano Alle attività di RadioLab, nell’anno 2013-2014, hanno preso parte 13 scuole, per un totale di 140 alunni delle quarte e quinte classi: Convitto Nazionale “Mario Cutelli” – Catania Istituto Tecnico Industriale “S. Mottura” – Caltanissetta Istituto di Istruzione Secondaria Superiore “M. Bartolo” – Pachino Liceo Scientifico Statale “A. Volta” – Caltanissetta Istituto di Istruzione Superiore “M. Raeli” – Noto Liceo Scientifico Statale “E. Fermi” – Ragusa Liceo Scientifico “Galileo Galilei” – Catania Istituto Tecnico Industriale Statale “G. Marconi” – Catania Liceo Artistico “F. Brunelleschi” – Acireale Istituto Tecnico Industriale “Archimede” – Catania Liceo Scientifico “M. Amari” – Giarre Istituto Statale Istruzione Secondaria Superiore “G. Falcone” – Barrafranca Liceo Scientifico “E. Majorana” – Scordia Liceo Scientifico “E. Fermi” – Paternò Agli studenti e ai docenti delle scuole partecipanti sono stati consegnati un totale di 200 CR-39. Il posizionamento di tali rivelatori ha consentito di effettuare un monitoraggio radon indoor. I risultati ottenuti sono stati messi in relazione alla situazione geolitologica locale. A Paternò sono state effettuate misure di concentrazione di gas radon in due bocche delle “Salinelle”, sito di vulcanesimo secondario legato all’attività dell’Etna.

16 Tecniche di rivelazione Sistemi di misura ATTIVI Sistemi di misura PASSIVI  Nuclear tracks detectors (CR-39 e LR115)  Charcoal canisters  Electretes Ionizzation chamber Particles  of 222Rn decay Scintillators (Lucas cell with wall of ZnS) Semiconductor detectors (Si) Particles  of 222Rn

17 Tecnica dei canestri di carbone Low term measurements (two days)  spectroscopy analysis of radon decay products  214 Pb (E=295 keV)  214 Pb (E=352 keV)  214 Bi (E=609 keV)

18 Rivelatori a tracce nucleari CR-39 STEP FISICO: Formazione di tracce latenti STEP CHIMICO: Etching con soluzione di NaOH 6,25 M, t=1 h,T=98°C Tracce da latente a visibile CONTEGGIO delle TRACCE Sistema semiautomatico per contare e discriminare le tracce 222 Rn  218 Po +  222 Rn 218 Po

19 Metodologia sperimentale adottata Fra le diverse tecniche di rivelazione adottabili, quella che, dal punto di vista didattico/formativo, risulta particolarmente interessante è quella basata sui dosimetri passivi (p.e. CR-39), perché gli studenti “vedono” e contano le tracce lasciate dalle particelle alfa. Anche l’analisi spettroscopica gamma è efficace dal punto di vista didattico, perché permette di visualizzare sugli spettri gamma i contributi dei radionuclidi presenti in matrici ambientali e di farne personalmente l’analisi.

20 Cosa devono sapere gli studenti  Fondo naturale  Sorgenti artificiali di radioattività Radioattività ambientale Il problema Radon: origine e migrazione Indoor radon survey Esposizione al Radon : RISCHI Esposizione al Radon : RISCHI

21 PREPARAZIONE dei RIVELATORI Le varie fasi ETCHING CHIMICO LETTURA delle TRACCE al Microscopio Misure in soil RADIOLAB Meeting PRESENTAZIONE DELL’ARGOMENTO ESPOSIZIONE dei DOSIMETRI

22 Risultati raggiunti Gli studenti sono riusciti a:  affrontare problemi attuali di fisica; per conoscere come la fisica aiuta a capire il mondo e a governare la tecnica; per apprezzare la fisica come elemento costitutivo della nostra cultura.  acquisire una metodologia di studio appropriata  sviluppare la componente comunicativa della personalità in crescita  acquisire abilità sperimentali  impossessarsi degli adeguati strumenti matematici, informatici e linguistici  Impossessarsi di contenuti disciplinari, ritenuti prerequisiti indispensabili per lo studio universitario.

23 R ADIO L AB PUNTI DI FORZA Coinvolgimento attivo di studenti in attività in laboratorio e in misure in campo, che ha connotati di attività di ricerca Livello nazionale dell’iniziativa, che permette un confronto fra contesti diversi e rafforza l’azione sul territorio Crescita della consapevolezza della onnipresenza della radioattività ambientale Coinvolgimento e sensibilizzazione degli insegnanti, delle istituzioni, delle famiglie su tematiche che riguardano il nucleare Attività interdisciplinare che coinvolge insegnanti non di fisica Interesse verso il territorio e le problematiche ad esso connesse Presa di coscienza del ruolo sociale della fisica COMUNICARE FISICA 2014