Perché studiare la fisica

Da quasi tre secoli la fisica cerca di comprendere la natura dei costituenti fondamentali dell’Universo. Gli esperimenti hanno via via penetrato sempre più in profondità la materia ridefinendo più volte, come in un gioco di scatole cinesi, il concetto di costituente elementare, passando dall’atomo (il costituente indivisibile della filosofia greca) fino ad arrivare al giorno d’oggi ai quark che si trovano all’interno dei protoni e dei neutroni. In questo percorso, lo studio dell’infinitamente piccolo oggi spesso si fonde con quello dell’infinitamente grande, lo studio dell’Universo nel suo insieme su scale cosmologiche.

D’altra parte, nell’ultimo secolo la fisica non ha limitato la propria indagine ai soli costituenti elementari dell’universo fisico, ma ha altresì intrapreso lo studio sistematico del modo in cui essi interagiscono, aggregandosi in sistemi di crescente complessità ripercorrendo le scatole cinesi in senso inverso: dai nuclei, agli atomi, alle molecole e a tutte le forme condensate di materia. In un “condensato”, come conseguenza della complessità della sua fisica, sopravvengono eccitazioni collettive, quasi-particelle e nuovi fenomeni emergenti. Queste nuove entità fisiche sono descritte da leggi diverse, ma altrettanto fondamentali, di quelle valide a livello dei costituenti elementari.

Negli ultimi anni la fisica ha realizzato alcune spettacolari scoperte, anche di grandissimo impatto mediatico, quali: la prima rivelazione sperimentale del bosone di Higgs, e delle onde gravitazionali, la sintesi del grafene, la realizzazione in laboratorio di condensati di atomi freddi. Molte altre potrebbero essere citate e diverse hanno catturato l’immaginario collettivo.

Molti settori della ricerca fisica in Italia sono attualmente autentiche eccellenze a livello mondiale. In particolare, diverse ricerche portate avanti nel Dipartimento di Fisica dell’Università di Cagliari si collocano al livello del più avanzato stato dell’arte internazionale.

Le rivoluzioni di pensiero che hanno attraversato la fisica, dallo sviluppo della meccanica classica nel diacessettesimo secolo, alla termodinamica e l’elettromagnetismo nel diciannovesimo secolo e la meccanica quantistica nel ventesimo secolo, sono alla base dello sviluppo tecnologico della nostra società, rivelando quanto sia profondo l’impatto di questa disciplina nella vita di tutti i giorni. Basti pensare alle tecnologie su cui si fonda la moderna società delle comunicazioni e dell’informazione, riconducibili all’invenzione del transistor e dei dispositivi opto-elettronici, e che non esisterebbero senza i contributi dei fisici nel campo della fisica della materia condensata. Oppure lo sviluppo delle apparecchiature medico-diagnostiche come la radiografia, l’ecografia, la TAC, la PET, ecc., pure risultato del lavoro dei fisici in campi come la fisica nucleare o delle particelle. Anche il World-Wide-Web è stato inventato da fisici presso al CERN per favorire la comunicazione fra laboratori in diverse parti del mondo.

La fisica ha inoltre un eccezionale carattere interdisciplinare con la chimica, la biologia, l’ingegneria, la matematica, l’informatica e molte altre discipline. Grandi personaggi, fisici di estrazione, hanno dato straordinari contributi in altri campi. Un esempio molto famoso è Francis Crick, laureato in fisica, scopritore assieme al biologo James Watson della struttura a doppia elica del DNA.

Cosa si apprende durante il percorso di studi in a nutshell

Studiare fisica all’Università non significa semplicemente imparare unmestiere, significa piuttosto imparare a pensare in modo profondo e razionale.

Lo studente di fisica impara un complesso di capacità abilitanti, quali: interrogarsi sul perchè di un fenomeno osservato; analizzare criticamente lo stesso fenomeno; costruire un modello interpretativo e razionalizzarlo in termini di formalismo matematico; applicare la conoscenza cosí acquisita alla realiazzione di una qualche utilità applicativa.

Non è quindi un caso che una delle caratteristiche maggiormente apprezzate di un fisico anche in settori produttivi e industriali, non strettamente legati alla ricerca pura, sia la capacità di elaborare strategie per la risoluzione di problemi complessi. Non di secondaria importanza è anche la capacità di lavoro di gruppo, caratteristica che viene pure acquisita in modo naturale nel percorso di studio della fisica.

Le discipline e i metodi che saranno appresi nello studio della Fisica si riveleranno incredibilmente utili per fornire la più ampia flessibilità nella ricerca di una professione appagante.

Cosa è possibile fare dopo la laurea

Il corso stabilische un forte legame tra attività formative fondamentali e diverse attività di laboratorio che permettono di svolgere ruoli di natura tecnica in vari ambiti lavorativi legati all’utilizzo o sviluppo di modelli fisico-matematici e ad attività di laboratorio.

Possibili sbocchi (alcuni solo dopo la laurea magistrale):

• ricerca scientifica (pura e applicata) proseguendo nel dottorato e nella carriera accademica
• aziende high-tech (elettronica, informatica, …)
• fisica medica: esperto in fisica medica (dopo la scuola di specializzazione presente anche a Cagliari), esperto qualificato (dopo tirocinio ed esame nazionale)
• Beni culturali
• operatori per la diffusione della cultura scientifica
• insegnamento

Le possibili attività di ricerca durante il percorso formativo

Gli studenti hanno la possibilità di partecipare a ricerche all’avanguardia in fisica sperimentale e teorica. Nel Corso di Studio si riflettono anche le attività di ricerca svolte nel Dipartimento di Fisica sia dai docenti universitari sia dai ricercatori delle sezioni degli Enti di Ricerca d’interesse nazionale presenti localmente: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).

• Ricerche nel campo dell’astrofisica in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Astrofisica presso il Sardinia Radio Telescope, un’antenna di 64 m di diametro installata presso San Basilio

• Fisica teorica e sperimentale delle particelle elementari: esperimenti al CERN (ALICE e LHCB) e al Gran Sasso in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

• Fisica applicata alla medicina: ricerche in diversi progetti in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

• Biofisica e nano-tecnologie: simulazioni al calcolatore basate sulla meccanica quantistica e statistica per la comprensione di sistemi complessi (ad esempio sistemi proteici) e processi di interesse tecnologico (ad esempio  il grafene).

• Energie rinnovabili: ad esempio lo studio di cellule foto-elettriche di nuova concezione basate su materiali organici.