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Corsi di alta formazione per l'orientamento agli studi post-diploma

 Laboratori Nazionali di Legnaro 

15-26 giugno 2020  (in forma ridotta e non in presenza)

12 temi, 32 posti

6 temi - 23 studenti

 

           ANNOTAZIONI:                              

  • I percorsi di alta formazione forse si svolgono dal 15 al 26 giugno 2020, prevedono lezioni frontali comuni (8 ore) a tutti gli studenti e attività in gruppo con strumenti di videoconferenza sul tema di attività assegnato (parte preponderante). La giornata conclusiva di venerdì 26 giugno mattina sarà un evento comune (presentazione di ogni stduente con un meme, commenti degli articoli, intervista dei moderatori agli studenti).
  • I beneficiari sono studenti del IV anno ammessi alla classe quinta molto motivati e curiosi, provenienti da scuole italiane secondarie di II grado di ogni indirizzo.
  • Ogni studente riceve un attestato di partecipazione al termine del tirocinio.
  • I LNL forniscono la documentazione necessaria per l'attivazione del tirocinio e non si fanno carico di ulteriore documentazione integrativa e/o sostitutiva prodotta dalle scuole.

              ISCRIZIONI CHIUSE e SVOLGIMENTO:                     

Dopo aver preso visione della procedura nelle note soprariportate procedere con i seguenti passi:

1) La scuola (docente o segretaria) invia il modulo di iscrizione dello studente all'indirizzo Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. E' necessario abilitare JavaScript per vederlo.

L'edizione 2020 è un corso ridotto e non in presenza.

La soluzione che proponiamo agli studenti iscritti consiste in una formula diversa dalle altre edizioni, descritta qui.

ISCRIZIONI CHIUSE

2) Gli studenti ricevono assegnazione al tema via mail. Lo studente/La studentessa completa la liberatoria e la scuola (docente o segreteria) completa la conferma di stage non in presenza per gli studenti.

a) Gli studenti seguono lezioni comuni da lunedì 15 a venerdì 19 ore 9:00 - ore 11:30 su Microsoft Teams, strumento ufficiale di videoconferenza dell'INFN, secondo cronoprogramma.


b) Gli studenti di ogni gruppo ricevono il materiale (presentazioni in formato pdf, fotografie, filmati,articoli) prodotto dagli studenti delle precedenti edizioni. Ci lavorano con assitenza remota di esperti su chiamata.

A)   Acceleratori di particelle (6 studenti) 2014 2015 2016


B)   Esperimento di Rutherford (4 studenti)
C)   Informatica e fisica sperimentale (4 studenti)

2014 2015 2016 2017 2018 Filmato 2018 2019


D) Trattamento di superfici (2 studenti) 2018 Filmato 2018  2019


E) Sorgenti di ioni per acceleratori (2 studenti) 2019


F) Lavoro e sicurezza (3 studenti) 2016 2017 2018 Filmato 2018 2019

L)  Comunicazione scientifica (1 studente) 2017

Documenti ulteriori relativi alle edizioni 2018 e 2019:

Stage edizione 2018
c) Ogni gruppo manda via mail da 1 a 10 domande sul tema entro lunedì 22 giugno ore 9:00. Ogni gruppo redige un articolo inglese di poche (da 2 a 5) pagine secondo lo stile dell’Annual Report dei LNL, mettendo nella sezione ringraziamenti i nomi degli studenti da cui ha preso materiale, entro mercoledì 24 giugno ore 12:00.

Annual Report Template (word)

Annual Report Template (pdf)


d) Ogni gruppo prepara entro giovedì 25 giugno ore 12:00 almeno:
un post di Facebook;
una storia di Instagram;
una fotografia con didascalia;
un videoclip (durata massima 120 secondi).


e) Gli studenti in stage hanno a disposizione una stanza virtuale su Microsoft Teams per tutta la durata dello stage per consulenza con tutor ed esperti (e per lavorare in gruppo da remoto, se desiderano).

Gruppo A  | Gruppi B e C | Gruppo D | Gruppo E | Gruppo F  | Lezioni comuni
f) Gli studenti partecipano ad un evento finale venerdì 26 giugno mattina (ore 9:00 - ore 12:30), a cui si introducono con un meme da lasciare come ricordo ai LNL.
g) Ogni studente riceverà presso la scuola un attestato e uno zainetto con la maglietta. Lo stage ha il supporto e la collaborazione di Scienza per Tutti SxT.

h) La scheda di valutazione dello studente/della studentessa e la certifcazione del numero di ore svolte (registro di attività) sono spedite alla scuola a conclusione del tirocinio in luglio 2020.


            DOCUMENTAZIONE:                    

  • Modulo di iscrizione a cura della scuola (il modulo è sostitutivo della convenzione di tirocinio e orientamento e del progetto formativo)
  • Modulo di adesione (a cura della scuola)
  • Liberatoria per fotografie e video riprese e audio a cura dell'esercente la patria potestà, se minorenne o dello studente, se maggiorenne
  • Cronoprogramma 2020
  • Valutazione dei rischi
  • Registro presenze
  • Scheda di valutazione individuale
  • Scheda di accesso ai LNL a cura dello studente

 

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PROGRAMMA DELLA GIORNATA CONCLUSIVA (venerdì 26 giugno 2020)

Tutti gli studenti partecipano alle lezioni comuni

nei giorni 16, 17, 18, 19 giugno 2020 dalle ore 9:00 alle ore 11:30 in video conferenza su Microsoft Teams.

* Rivelatori e cenni di fisica nucleare (dott. Marco Cinausero) martedì 16 giugno

* Introduzione agli acceleratori di particelle (ing. Antonio Palmieri) mercoledì 17 giugno

* Fisica multidisciplinare: nuclei per la salute (dott.ssa Liliana Mou) giovedì 18 giugno

* Fisica multidisciplinare: Ioni energetici nella sintesi e caratterizzazione di materiali avanzati (dott. Valentino Rigato) venerdì 19 giugno

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TEMI DI ATTIVITA' (ANNO 2020)

Si attivano solo i temi A, B, C, D, E, F.


Temi e Tutor
posti
Programma e argomenti da ripassare
Note

A) INTRODUZIONE AGLI ACCELERATORI DI PARTICELLE

Tutor: Carlo Roncolato, Carlo Baltador


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Programma:

Il percorso “Introduzione agli acceleratori di particelle” ha l'obiettivo è fornire le nozioni introduttive sugli acceleratori di particelle partendo da come le particelle cariche si comportano in presenza di campi elettromagnetici, per fornire poi gli esempi tecnologici di come i principi fisici vengono applicati nella realtà. Gli studenti vengono istruiti ai principi fondamentali della fisica dei fasci, introducendo in alcuni concetti (in forma elementare) come il gap accelerante, la lente magnetica (dipoli, singoletti, doppietti, tripletti). Oltre a ciò, si introdurrà l’utilizzo dei campi nel regime della radiofrequenza (MHz e GHz) per la realizzazione delle cavità elettromagnetiche risonanti. Le lezioni sono organizzate fuori dall’aula, ovvero direttamente su alcuni componenti dell’acceleratore appositamente preparati per la didattica.

Le esperienze proposte sono:

-           misure magnetiche su una lente magnetica quadrupolare

-           misure a radiofrequenza su una cavità

-           simulazioni al computer di elementi degli acceleratori

Gli studenti sono divisi in gruppi e ogni gruppo lavora con una dispensa-guida. Il tutor introduce la teoria gradualmente, accompagnando la descrizione dell’oggetto con la descrizione del fenomeno fisico associato.

Nella seconda parte del corso gli studenti scelgono di approfondire un’esperienza ed elaborano i dati raccolti creando grafici e ricavando grandezze fisiche indirette.

Argomenti propedeutici da ripassare e/o approfondire:

Regressione lineare di una serie di dati sperimentali

Integrale numerico di una serie di dati sperimentali

Utilizzo di fogli di calcolo elettronici

Elettrostatica

Magnetostatica

Cenni elementari del funzionamento di circuiti elettrici in corrente continua e alternata

 



B) ALLA SCOPERTA DEL NUCLEO ATOMICO:

L'ESPERIMENTO DI RUTHERFORD

(abbinato al tema C)

Tutor: José Javier Valiente Dobón, Daniele Mengoni,

Irene Zanon, Giorgia Pasqualato, Daniele Brugnara

 



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Gli studenti svolgeranno un’esperienza con sorgenti alpha e l’esperimento di Rutherford: lo studio dei fenomeni fisici, la preparazione dell'apparato sperimentale, la misura e l’interpretazione dei dati. Si formerà così un gruppo di lavoro, come è nella realtà delle collaborazioni scientifiche di fisica sperimentale. L’esperimento di Rutherford sarà collocato presso la sala sperimentale dell’acceleratore AN2000 ai LNL e la misura occuperà una giornata di tempo macchina. Gli studenti in stage lavoreranno in collaborazione con i colleghi del percorso di informatica, essendo questa branca indispensabile nella fisica sperimentale: impareranno a trattare i segnali elettronici derivanti dall'apparato sperimentale, gestiranno un sistema di acquisizione dati (DAQ) con trigger, provvederanno ad immagazzinare i dati su sistemi di memorizzazione permanente, analizzeranno e pubblicheranno i dati sperimentali raccolti, in un sito web da loro disegnato.

ARGOMENTI da ripassare:

Pubblicazione di Rutherford; Pubblicazione di Geiger;

Nozioni base di fisica sperimentale (misura, unità di misura, incertezza di misura, teoria degli errori);

Nozioni base di matematica (algebra, goniometria, geometria analitica e grafici);

Nozioni base di statistica (distribuzioni di conteggi, media, mediana, deviazione standard, istogramma);

Nozioni base di elettrostatica (carica, potenziale e campi elettrici, capacità);

Nozioni base di elettronica (segnali analogici e digitali, frequenza, ampiezza).

Materiale:

http://www.math.ubc.ca/~cass/rutherford/rutherford.html
 
The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom (E. Rutherford) 
 
On a Diffuse Reflection of the alpha Particles (H. Geiger and E. Marsden)
 
Testi per semiconduttori, rivelatori al silicio ed elettronica:

Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments (W.R. Leo)
 
Radiation Detection and Measurement (G.F. Knoll)

 


C) INFORMATICA E FISICA SPERIMENTALE

(abbinato al tema B)

Tutor: Gozzelino Andrea, Toniolo Nicola, Gulmini Michele

 
 
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L’informatica-computer, software, reti di comunicazione, web, sistema di immagazzinamento dati, monitoraggio on line, gestione e programmazione di schede elettroniche – ha un ruolo di primo piano negli esperimenti di fisica. Il percorso prevede la presentazione degli scenari in cui l’elettronica e l'informatica collaborano con la fisica. L’oscilloscopio e i moduli elettronici sono utili nelle fasi di progettazione e allestimento di un esperimento. Il calcolatore è lo strumento principale per l'acquisizione, l'analisi e la costruzione della rappresentazione dei dati provenienti da un esperimento. Gli studenti in stage impareranno a trattare i segnali elettronici, gestiranno un sistema di acquisizione dati (DAQ) con trigger, provvederanno ad immagazzinare i dati su sistemi di memorizzazione permanente, analizzeranno e pubblicheranno i dati sperimentali raccolti, in un sito web da loro disegnato. Gli studenti lavoreranno in collaborazione con i colleghi del percorso di fisica nucleare sperimentale per svolgere un’esperienza con sorgenti α sull’interazione radiazione-materia e l’esperimento di Rutherford: lo studio dei fenomeni fisici, la preparazione dell'apparato sperimentale, la misura e l’interpretazione dei dati saranno svolti in comune. Si formerà così un gruppo di lavoro, come è nella realtà delle collaborazioni scientifiche di fisica sperimentale. Le misure presso la sala sperimentale dell’acceleratore AN2000 ai LNL occuperanno una giornata di tempo macchina. Il tema è integrato da aspetti di comunicazione scientifica.

ARGOMENTI da ripassare:

Concetti di base in informatica (linguaggi di programmazione, comprensione di manuali utenti);

Concetti di base in elettronica (segnali analogici e digitali, frequenza, ampiezza);

Concetti di base in statistica (distribuzioni di conteggi, media, mediana, deviazione standard, istogramma);

Concetti di base in fisica sperimentale (misura, incertezza di misura, unità di misura, errori sistematici);

Concetti di base in geometria e matematica (angoli, espressioni letterali e numeriche, grafici).

 

D) TRATTAMENTI DI SUPERFICI PER LA RICERCA E  L'INDUSTRIA

Tutor: Garcia Diaz Vanessa, Tsymbaliuk Andrii, Chyhyrynets Eduard, Kotliarenko Alisa,

Zanierato Matteo, Pira Cristian, Azzolini Oscar, Stivanello Fabrizio, Keppel Giorgio




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Lo stage in trattamenti di superficie per la ricerca e l’industria intende illustrare agli studenti le principali tecniche utilizzate in ambito scientifico e industriale per la lucidatura di superfici metalliche, la deposizione di film sottili funzionali e protettivi mediante tecniche PVD (physical vapour deposition) e la caratterizzazione superficiale con tecniche quali la diffrazione a raggi X e il microscopio a scansione elettronica.

Gli studenti seguiranno un proprio progetto assisti da un tutor e al contempo potranno partecipare alle attività scientifico tecnologiche del servizio di scienza e tecnologia dei materiali per la fisica nucleare dei LNL.

Argomenti da ripassare:

Concetti di base in fisica sperimentale (misura, incertezza di misura, unità di misura, errori sistematici)

Concetti di base in matematica (espressioni letterali e numeriche, grafici)

Concetti di base in chimica (nomenclatura IUPAC, reazioni chimiche)

Cenni di elettricità e magnetismo (elettromagnetismo)

 

E) SORGENTI DI IONI PER ACCELERATORI

Tutor:  Martini Denis, Alessio Galatà, Carmelo Sebastiano Gallo,

Guido Nigrelli

 


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Lo stage si divide in due parti, una parte simulativa e una parte pratica di laboratorio. Nella prima parte, gli studenti studieranno e eseguiranno una simulazione elettromagnetica di una cavità risonante, all’interno della quale avviene la produzione di ioni per un acceleratore. Nella seconda parte, gli studenti dovranno lavorare sul banco sorgenti (preparazione della macchina, target, identificazione dei vari ioni prodotti, focalizzazione del fascio e utilizzo del programma labview).

Argomenti da ripassare:

Concetti di base della fisica (campi elettrici e magnetici statici, campi elettrici e magnetici variabili nel tempo, circuiti RLC);

Concetti di base della programmazione ad oggetti;

Cenni di base delle sorgenti (simboli, cariche, elettroni, protoni, neutroni, ioni positivi e negativi).

 

F)  LAVORO e SICUREZZA

Tutor: Sergio Sartor


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La sicurezza sul lavoro è un punto cardine per ogni attività ed è oggetto di costante impegno per una piena tutela della salute, dell’integrità e della dignità della persona in ogni ambiente di lavoro. Gli studenti durante il loro periodo di stage impareranno a riconoscere ed identificare i rischi e i potenziali pericoli connessi con le varie attività lavorative all’interno del laboratorio. Apprenderanno le nozioni basi del “Testo Unico di salute e sicurezza sul lavoro", il quale si ripropone di costruire e diffondere la cultura della sicurezza e della prevenzione riservando ampio spazio a tutte le attività e iniziative che contribuiscono a promuovere nei lavoratori comportamenti responsabili improntati alla tutela non solo della propria incolumità ma anche di quella altrui e alla individuazione di strategie che concorrono ad un efficace contrasto del fenomeno degli infortuni sul lavoro.

ARGOMENTI da ripassare:

Conoscenze di base del Testo Unico di salute e sicurezza sul lavoro 81/2008 e s.m.i.

 

G) RAGGI COSMICI: FISICA, MISURE, TECNICHE DI ACQUISIZIONE DATI

Tutor: Antonio Dainelli, Stefania Canella


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Il percorso prevede l’approfondimento della fisica dei raggi cosmici, la loro rivelazione con apparato sperimentale basato su due scintillatori plastici e la realizzazione di un sistema di acquisizione dati per segnali analogici nel range 0-5 V; la conversione in digitale con Registrazione dei Dati su piattaforma Raspberry PI 3; l’analisi statistica dei dati; la presentazione di dati su server web

Argomenti da ripassare:

Elementi di base di elettromagnetismo.

Cenni sui raggi cosmici

Elementi di base di programmazione (C, C++, Python, PHP, HTML)

Metodi per la preparazione di un sito web.

La rappresentazione delle funzioni nel piano cartesiano.

Elementi di statistica

Concetti di base in statistica (distribuzioni di conteggi, media, mediana, deviazione standard, istogramma)

Concetti di base in fisica sperimentale (misura, incertezza di misura, unità di misura, errori sistematici)

 

H) RADIOATTIVITA' AMBIENTALE: MISURE DI RADON

Tutor: Antonio Dainelli, Stefania Canella


2
 

Il radon è un gas naturale radioattivo  incolore, inodore e insapore. Appartiene al gruppo dei gas nobili e quindi è estremamente volatile e non reagisce con altri elementi. Deriva dalla catena di decadimento dell’uranio 238 e del radio 226, ha un tempo di dimezzamento di 3.82 giorni ed è presente in modo ubiquitario su tutta la terra. Il radon per le sue caratteristiche chimico-fisiche fuoriesce facilmente dal sottosuolo e si disperde rapidamente nell’atmosfera, ma tende ad accumularsi negli ambienti chiusi dove può raggiungere concentrazioni dannose per la salute umana.

Il radon è nocivo perché radioattivo: decadendo produce nell’aria elementi a loro volta radioattivi. Questi prodotti, non più gassosi e con emivita molto breve, si attaccano al pulviscolo e, se inalati, decadono all’interno dei polmoni emettendo radiazioni ionizzanti che producono un danno alle cellule bronco-polmonari che può evolversi in tumore. Per questo il radon è considerato dopo il fumo di sigaretta  la seconda causa di tumore al polmone ed alcuni studi evidenziano sinergie fra le due cause. L’OMS   (Organizzazione Mondiale Sanità) lo classifica nel gruppo 1: massima evidenza di cancerogenicità.Gli studenti prenderanno confidenza con un rivelatore attivo per il Radon e svilupperanno sulla piattaforma RaspBerry l’acquisizione e presentazione dei segnali prodotti dal rivelatore.Nei mesi precedenti lo stage gli studenti saranno dotati di rivelatori passivi da installare nelle proprie abitazioni. Durante le due settimane di stage gli studenti seguiranno una lezione frontale sul tema del Radon a cura di personale di ARPA Veneto.

Argomenti da ripassare:

Introduzione alle tematiche del Radon e dei suoi prodotti di decadimento radioattivi

Concetti di base in statistica (distribuzioni di conteggi, media, mediana, deviazione standard, istogramma)

Concetti di base in fisica sperimentale (misura, incertezza di misura, unità di misura, errori sistematici)

Concetti di base in edilizia e geologia

Documento ARPA Veneto

Opuscolo ARPA Veneto

Informazioni utili sul radon


I) MISURE DI RADIOATTIVITA’ IN MATRICI AMBIENTALI SIA IN
LABORATORIO CHE SU CAMPO

Tutor: Lucia Sarchiapone, Demetre Zafiropoulos





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Cenni introduttivi sulla radioattività
Radioattività in varie matrici ambientali
Tipi di strumentazione utilizzati in laboratorio e sul campo per la rivelazionegamma
Descrizione e montaggio di una catena elettronica per spettrometria gamma
Calibrazione in energia ed efficienza di un rivelatore a germanio iperpuro
Esercitazioni in laboratorio su matrici ambientali contaminate gamma
Misure gamma su campo utilizzando un spettrometro gamma portatile
Analisi dei dati sperimentali ottenuti

Argomenti da ripassare:

Atomo, nucleo, raggi gamma
Radioattività naturale ed artificiale



J) MICRODOSIMETRIA: DAL LABORATORIO ALLA CLINICA

Tutor: Anna Selva, Anna Bianchi

 
2

Argomenti:

Dopo un’introduzione generale sulla fisica delle interazioni della radiazione con la materia, sulla microdosimetria e sui rivelatori a gas, verrà offerta agli studenti la possibilità di scegliere tra tre differenti esperienze collegate al tema, sulla base delle loro competenze e dei loro interessi.

- Sviluppo di una pagina web riguardante le attività di ricerca del gruppo (preferibilmente studenti di istituto tecnico di indirizzo informatico o con competenze di web design)

- Sviluppo e costruzione di un partitore di tensione adeguato all’utilizzo in camera da vuoto a bassa pressione (preferibilmente studenti di istituto tecnico ad indirizzo elettronico)

- Assemblaggio e test di sistema da vuoto e flusso di gas per rivelatori a gas impiegati in microdosimetria


tecnico














K) FISICA NUCLEARE: SEZIONI D'URTO e METODO MONTECARLO


Tutor: Michele Ballan, Luca Morselli

3

Argomenti:

 

Al giorno d’oggi sono numerose le applicazioni dei radionuclidi in vari ambiti della ricerca. Oltre agli esperimenti di fisica nucleare ed astrofisica, nuclei instabili sono impiegati con crescente interesse in medicina nucleare per lo studio di procedure diagnostiche e terapeutiche innovative. All’interno di questo contesto si colloca il progetto ISOLPHARM il cui scopo è la produzione di radionuclidi di interesse medico attraverso l’utilizzo delle tecnologie degli acceleratori del progetto SPES.

Con l’obbiettivo di identificare il processo produttivo ottimale con le tecnologie disponibili è necessaria una fase preliminare di simulazione, in grado di fornire sia stime di produzione del radionuclide di interesse sia indicazioni di carattere radioprotezionistico.

Tali simulazioni vengono eseguiti attraverso codici Monte Carlo che sfruttano un approccio statistico per riprodurre l’interazione tra particella e materia.

Gli studenti impareranno alcune nozioni di base di fisica nucleare e di produzione di radionuclidi e prenderanno confidenza con uno dei codici Monte Carlo più usati dalla comunità scientifica. In particolare, verrà loro richiesto di eseguire alcune semplici simulazioni per il calcolo della sezione d’urto per determinate reazioni nucleari, ossia della probabilità che una reazione avvenga in funzione dell’energia della particella incidente.

Argomenti da ripassare:

Concetti di base in informatica (uso del foglio di calcolo elettronico, sistemo operativo LINUX)

Concetti di base in statistica (distribuzioni di conteggi, media, mediana, deviazione standard, istogramma)

Concetti di base in fisica sperimentale (misura, incertezza di misura, unità di misura, errori sistematici, differenza tra misura e simulazione)

L) COMUNICAZIONE SCIENTIFICA IN UN LABORATORIO DI RICERCA

 Tutor: Luisa Pegoraro

 1

Argomenti:

organizzazione di eventi

social media

attività del servizio di direzione con ospiti italiani e stranieri


  

 assegnato

 

GIORNATA FINALE A CURA DEGLI STUDENTI (anno 2020)

presiede dott.ssa Alessia Embriaco (Referente CC3M INFN Pavia)

Introduzione su CC3M

Meme degli studenti


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Particle Land (INFN Youtube Channel)

Web seminar related to formazione 

File reporitory


Organic light-emitting transistor as nanoscale light source for optical sensing
by Stefano Toffanin (CNR (ISMN))
Friday 19 Jun 2020 from 15:00 to 17:00, online


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