Physics - Fisica

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere il funzionamento dei collisori di particelle e i risultati di fisica piu’ importanti che si sono ottenuti in questo campo.
OF 2) Comprendere in quali ambiti di ricerca vengono utilizzati i vari collider
OF 3) comprendere il funzionamento dei rivelatori di particelle utilizzati nei Collider

B – Capacità applicative
OF 7) Essere in grado di partecipare ad un esperimento di Fisica ai Collider.
OF 8) Essere in grado di effettuare l’analisi dati di un esperimento.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di leggere e comprendere una pubblicazione di fisica delle particelle
OF 11) Integrare le conoscenze acquisite al fine di sviluppare in autonomia una ricerca in fisica delle particelle.

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Saper presentare i risultati delle proprie ricerche

E - Capacità di apprendere
OF 15) Avere la capacità di consultare la lettura specializzata del settore.
OF 16) Avere la capacità di valutare gli ultimi risultati ottenuti in questo campo di ricerca.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire basi sulla cosmologia e i suoi collegamenti con la fisica dei neutrini e della materia oscura
Fornire basi sulla teoria e sulla fenomenologia della fisica dei neutrini della materia oscura
Fornire una panoramica sugli esperimenti in corso e futuri.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Cosmologia di base
OF 2) Teorie e fenomenoligia di base di neutrini e materia oscura
OF 3) Esperimenti più importanti del campo.
OF 4) Obiettivi a breve e lungo termine del campo.

B – Capacità applicative
OF 5) Essere formati per entrare in un gruppo di ricerca del campo
OF 6) Essere in grado di capire discussioni scientifiche del campo

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Acquisire un approccio critico alle direzioni che la ricerca del campo sta prendendo
OF 8) Essere in grado di identificare punti di forza e di debolezza dei vari approcci di ricerca

D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Essere in grado di comunicare problematiche sia sperimentali che teoriche.

E - Capacità di apprendere
OF 10) Comprensione del materiale scientifico del campo.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Partendo dalle basi sperimentali e dalle implicazioni teoriche della gravitazione, ci si concentrerà sulla rivelazione delle onde gravitazionali. Saranno affrontati due aspetti interconnessi, quello degli apparati sperimentali e quello dell’analisi dati.
OF 2) Gli studenti svilupperanno la preparazione per un’applicazione rigorosa delle nozioni acquisite, non solo sulle specifiche tematiche, ma anche più generale nel campo della fisica sperimentale delle interazioni fondamentali.
B – Capacità applicative
OF 3) Lo studente sarà in grado di interpretare correttamente le problematiche e gli avanzamenti sperimentali degli apparati sperimentali descritti.
OF 4) Lo studente sarà in grado di applicare tecniche/metodi di analisi dei dati
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Grazie alla frequenza delle lezioni e alla regolare interazione durante le lezioni medesime, lo studente svilupperà un’adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di interfacciarsi
costantemente con il docente ed analizzare criticamente le informazioni apprese.
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà verificata sia durante le lezioni frontali che in occasione della prova finale, contribuendo allo sviluppo di chiare
doti comunicative da parte dello studente.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Lo studente avrà la capacità di valutare e risolvere varie problematiche di analisi dei dati
OF 8) Lo studente sarà in grado di ideare e sviluppare un progetto sperimentale/teorico, partendo dall’acquisizione dei dati, passando per la loro analisi e traendo delle conclusioni con il relativo post-processing.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone l'obiettivo di fornire le conoscenze necessarie dei principi di funzionamento della strumentazione impiegata nella ricerca e la diagnostica in biomedica. In particolare, gli studenti studiano le interazioni delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti con la materia e imparano a sfruttarle nelle tecniche di imaging. Verranno approfonditi i temi della radiografia e tomografia con i raggi X e gamma, con la risonanza magnetica e con gli ultrasuoni.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere fondamenti delle interazioni radiazione-mataria in biomedicina.
OF 2) Conoscere dei metodi fisici per le immagini e degli effetti biologici delle radiazioni in medicina.
OF 3) Comprendere metodi di ricostruzione delle immagini nella diagnostica e ricerca.
OF 4) Conoscere l’attrezzatura impiegato per le immagini in biomedicina.
OF 5) Comprendere rivelatori delle radiazioni in medicina.
….
B – Capacità applicative
OF 6) Saper dedurre risposta dei rivelatori impiegati in biomedicina.
OF 7) Risolvere problemi relativi interazione della radiazione ionizzanti e materia.
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per la diagnostica e ricerca nell’ambito sanitario.
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gi argomenti nell’ambito sanitario.
OF 10) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto relativo diagnostica per le immagini in biomedicina.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le caratteristiche dei raggi cosmici
OF 2) Conoscere la natura e le proprietà delle particelle elementari
OF 3) Conoscere la natura e le proprietà delle interazioni negli acceleratori
OF 4) Conoscere l'equazione del trasporto dei raggi cosmici primari e secondari nell'atmosfera,
e lo sviluppo di sciami nell'atmosfera.
OF 5) Comprendere lo spettro di energia e la composizione di massa dei raggi cosmici primari
OF 6) Comprendere il problema dell'origine di raggi cosmici di altissima energia
OF 7) Conoscere l'accelerazione di Fermi al primo e secondo ordine
B – Capacità applicative
OF 8) Saper dedurre le problematiche di base della fisica delle astroparticelle utilizzando le
tecniche osservative
OF 9) Essere in grado di applicare la propagazione di particelle di altissima energia come
protoni, fotoni, nuclei e neutrini
OF 10) Essere in grado di applicare il meccanismo di accelerazione di Fermi al primo e al
secondo ordine
OF 11) Saper dedurre i limiti delle tecniche di osservazione dei diversi esperimenti presi in
considerazione
C - Autonomia di giudizio
OF 12) Essere in grado di valutare la natura delle particelle interagenti in un determinato processo
OF 13) Essere in grado di valutare le metodologie di osservazione per gli esperimenti presentati
OF 14) Essere in grado di valutare ogni aspetto del sistema in studio
OF 15) Essere in grado di suggerire le tecniche di indagine strumentale più adeguate al tipo di
sistema
D – Abilità nella comunicazione
OF 16) Saper comunicare la natura dei processi fisici in atto al personale privo di formazione
scientifica
OF 17) Saper descrivere le tecniche fisiche da adottare per una completa indagine del sistema in
studio
E - Capacità di apprendere
OF 18) Avere la capacità di consultare la letteratura scientifica e i metodi fisici di carattere
tecnico
OF 19) Avere la capacità di valutare descrizioni di carattere tecnico per specifici processi fisici

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Comprensione delle proprietà fondamentali ottiche e di trasporto dei semiconduttori e utilizzo di queste proprietà nei principali dispositivi elettronici e opto-elettronici.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A – Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le proprietà elettroniche fondamentali dei semiconduttori e come derivano dalla loro struttura cristallina e dalla loro composizione chimica.
OF 2) Comprendere come le proprietà elettroniche fondamentali dei semiconduttori possono essere modificate dalla nanostrutturizzazione dei materiali.
OF 3) Conoscere i principali fenomeni di trasporto di carica nei semiconduttori.
OF 4) Conoscere i principali processi di interazione della luce con i semiconduttori e i relativi fenomeni connessi.
OF 5) Sulla base dei punti precedenti, apprendere i principi di funzionamento dei più comuni dispositivi elettronici e optolettronici basati sui materiali semiconduttori.

B - CAPACITA’ APPLICATIVE
OF 6) Saper determinare in generale quali materiali semiconduttori possono essere utilizzati per fabbricare dei dispositivi con specifiche caratteristiche.
OF 7) Saper prevedere gli effetti di campi elettro-magnetici sulle proprietà di trasporto e ottiche dei semiconduttori.
OF 8) Essere in grado di selezionare un dispositivo a semiconduttore per la misura di date grandezze.
C – Autonomia di giudizio
OF 9) Determinare i nessi tra le proprietà di un semiconduttore e le caratteristiche di un dispositivo.
OF 10) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale delle applicazioni dispositivistiche dei materiali semiconduttori.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper esporre le ragioni fondamentali alla base del funzionamento di un dispositivo.
OF 12) Saper motivare la scelta di un materiale semiconduttore per lo svolgimento di specifiche applicazioni.
E – Capacità di apprendere
OF 13) ) Acquisire la capacità di leggere e comprendere indipendentemente testi scientifici e articoli tecnici basati sugli argomenti trattati nel corso
OF 14) Avere la capacità di scegliere e individuare un opportuno dispositivo a seconda dell’utilizzo.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

Questo corso introdurrà lo studente ai concetti, alle idee e agli strumenti più importanti della teoria quantistica dei campi che è diventato il linguaggio universale per descrivere tutte le forze fondamentali in natura.
Lo studente capirà come costruire teorie di campo, quantizzarle in presenza di interazioni e come applicare tecniche avanzate di regolarizzazione e rinormalizzazione. Particolare attenzione sarà dedicata ai metodi funzionali. Il corso includerà la struttura matematica delle teorie di gauge non abeliane e il loro ruolo nella nostra attuale comprensione delle forze fondamentali. Lo studente avrà una comprensione elementare delle anomalie e delle loro conseguenze fisiche in natura.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione

L'obiettivo è che gli studenti sviluppino una comprensione critica degli argomenti trattati durante il corso, sia per quanto riguarda gli aspetti puramente teorici che in relazione alle applicazioni ai diversi fenomeni fisici, e che sviluppino un'adeguata conoscenza dei metodi applicati nella fisica teorica, con particolare riferimento alle metodologie abitualmente utilizzate per condurre ricerche in questo settore.

B – Capacità applicative

Oltre alla comprensione degli argomenti e dei metodi utilizzati durante le lezioni, uno degli obiettivi del corso è quello di consentire agli studenti di applicare gli stessi metodi a nuovi problemi, siano essi di studio o di ricerca.

C - Autonomia di giudizio

Uno degli obiettivi principali del corso è che gli studenti sviluppino capacità critiche rispetto agli argomenti trattati. Spesso sono incoraggiati a seguire altri percorsi (oltre a quelli seguiti durante le lezioni) per il raggiungimento dei risultati, oppure a proporre interpretazioni o letture differenti da quelle presentate dal docente dei risultati stessi. Spesso durante le lezioni agli studenti viene chiesto di dare suggerimenti o fare preventivi in relazione a calcoli specifici, con l'obiettivo di favorire la loro autonomia di pensiero e la loro capacità di operare delle scelte di fronte a passaggi delicati.

D - Communication skills

Il corso si propone di aumentare le capacità comunicative degli studenti, fornendo loro strumenti metodologici che consentano di migliorare la capacità di discutere in modo originale argomenti relativi agli aspetti teorici e applicativi della teoria quantistica dei campi.

E - Capacità di apprendere

Uno degli obiettivi più importanti del corso è quello di fornire agli studenti una metodologia che permetta loro di avere accesso ad un continuo aggiornamento delle conoscenze, cercando in particolare di aumentare la loro capacità di confrontarsi con la letteratura specialistica.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti teorici e gli aspetti fenomenologici del Modello Standard.
OF 2) Conoscere gli aspetti teorici e fenomenologici della rottura spontanea della simmetria elettrodebole e i relativi test di precisione
OF 3) Conoscere i principali aspetti della fisica del sapore nel settore adronico e nel settore leptonico
OF 4) Comprendere i diversi metodi della teoria dei campi utilizzati nella fisica delle alte energie

B – Capacità applicative
OF 5) Saper identificare gli aspetti principali nel calcolo di predizioni del Modello Standard. Saper stimare gli andamenti dai parametri fondamentali tramite l’analisi dimensionale.
OF 6) Saper identificare le simmetrie rilevanti nelle varie applicazioni fenomenologiche e saperne dedurne le conseguenze.
OF 7) Essere in grado di utilizzare i diversi metodi della teoria dei campi utilizzati durante il corso

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Lo studente dovrà imparare a valutare la correttezza del ragionamento logico utilizzato nella discussione delle varie applicazioni fenomenologiche e nelle dimostrazioni dei teoremi.
OF 9) L’assegnazione regolare di esercizi favorirà l’abitudine all’autovalutazione
OF 10) L’ampia letteratura suggerita favorirà l’iniziativa individuale ad approfondire alcuni degli argomenti trattati.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà verificata in occasione della prova valutativa. L'esame orale richiede che lo studente si esprima con linguaggio scientifico e segua una logica rigorosa nel ragionamento.

E - Capacità di apprendere
OF 12) Il lavoro richiesto per questo corso è un primo passo utile per lo sviluppo di una mentalità flessibile, utile sia per studi scientifici più avanzati che per l’inserimento in diversi ambiti lavorativi.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le caratteristiche dei raggi cosmici
OF 2) Conoscere la natura e le proprietà delle particelle elementari
OF 3) Conoscere la natura e le proprietà delle interazioni negli acceleratori
OF 4) Conoscere l'equazione del trasporto dei raggi cosmici primari e secondari nell'atmosfera,
e lo sviluppo di sciami nell'atmosfera.
OF 5) Comprendere lo spettro di energia e la composizione di massa dei raggi cosmici primari
OF 6) Comprendere il problema dell'origine di raggi cosmici di altissima energia
OF 7) Conoscere l'accelerazione di Fermi al primo e secondo ordine
B – Capacità applicative
OF 8) Saper dedurre le problematiche di base della fisica delle astroparticelle utilizzando le
tecniche osservative
OF 9) Essere in grado di applicare la propagazione di particelle di altissima energia come
protoni, fotoni, nuclei e neutrini
OF 10) Essere in grado di applicare il meccanismo di accelerazione di Fermi al primo e al
secondo ordine
OF 11) Saper dedurre i limiti delle tecniche di osservazione dei diversi esperimenti presi in
considerazione
C - Autonomia di giudizio
OF 12) Essere in grado di valutare la natura delle particelle interagenti in un determinato processo
OF 13) Essere in grado di valutare le metodologie di osservazione per gli esperimenti presentati
OF 14) Essere in grado di valutare ogni aspetto del sistema in studio
OF 15) Essere in grado di suggerire le tecniche di indagine strumentale più adeguate al tipo di
sistema
D – Abilità nella comunicazione
OF 16) Saper comunicare la natura dei processi fisici in atto al personale privo di formazione
scientifica
OF 17) Saper descrivere le tecniche fisiche da adottare per una completa indagine del sistema in
studio
E - Capacità di apprendere
OF 18) Avere la capacità di consultare la letteratura scientifica e i metodi fisici di carattere
tecnico
OF 19) Avere la capacità di valutare descrizioni di carattere tecnico per specifici processi fisici

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere il funzionamento dei collisori di particelle e i risultati di fisica piu’ importanti che si sono ottenuti in questo campo.
OF 2) Comprendere in quali ambiti di ricerca vengono utilizzati i vari collider
OF 3) comprendere il funzionamento dei rivelatori di particelle utilizzati nei Collider

B – Capacità applicative
OF 7) Essere in grado di partecipare ad un esperimento di Fisica ai Collider.
OF 8) Essere in grado di effettuare l’analisi dati di un esperimento.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di leggere e comprendere una pubblicazione di fisica delle particelle
OF 11) Integrare le conoscenze acquisite al fine di sviluppare in autonomia una ricerca in fisica delle particelle.

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Saper presentare i risultati delle proprie ricerche

E - Capacità di apprendere
OF 15) Avere la capacità di consultare la lettura specializzata del settore.
OF 16) Avere la capacità di valutare gli ultimi risultati ottenuti in questo campo di ricerca.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Partendo dalle basi sperimentali e dalle implicazioni teoriche della gravitazione, ci si concentrerà sulla rivelazione delle onde gravitazionali. Saranno affrontati due aspetti interconnessi, quello degli apparati sperimentali e quello dell’analisi dati.
OF 2) Gli studenti svilupperanno la preparazione per un’applicazione rigorosa delle nozioni acquisite, non solo sulle specifiche tematiche, ma anche più generale nel campo della fisica sperimentale delle interazioni fondamentali.
B – Capacità applicative
OF 3) Lo studente sarà in grado di interpretare correttamente le problematiche e gli avanzamenti sperimentali degli apparati sperimentali descritti.
OF 4) Lo studente sarà in grado di applicare tecniche/metodi di analisi dei dati
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Grazie alla frequenza delle lezioni e alla regolare interazione durante le lezioni medesime, lo studente svilupperà un’adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di interfacciarsi
costantemente con il docente ed analizzare criticamente le informazioni apprese.
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà verificata sia durante le lezioni frontali che in occasione della prova finale, contribuendo allo sviluppo di chiare
doti comunicative da parte dello studente.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Lo studente avrà la capacità di valutare e risolvere varie problematiche di analisi dei dati
OF 8) Lo studente sarà in grado di ideare e sviluppare un progetto sperimentale/teorico, partendo dall’acquisizione dei dati, passando per la loro analisi e traendo delle conclusioni con il relativo post-processing.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone l'obiettivo di fornire le conoscenze necessarie dei principi di funzionamento della strumentazione impiegata nella ricerca e la diagnostica in biomedica. In particolare, gli studenti studiano le interazioni delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti con la materia e imparano a sfruttarle nelle tecniche di imaging. Verranno approfonditi i temi della radiografia e tomografia con i raggi X e gamma, con la risonanza magnetica e con gli ultrasuoni.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere fondamenti delle interazioni radiazione-mataria in biomedicina.
OF 2) Conoscere dei metodi fisici per le immagini e degli effetti biologici delle radiazioni in medicina.
OF 3) Comprendere metodi di ricostruzione delle immagini nella diagnostica e ricerca.
OF 4) Conoscere l’attrezzatura impiegato per le immagini in biomedicina.
OF 5) Comprendere rivelatori delle radiazioni in medicina.
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B – Capacità applicative
OF 6) Saper dedurre risposta dei rivelatori impiegati in biomedicina.
OF 7) Risolvere problemi relativi interazione della radiazione ionizzanti e materia.
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C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per la diagnostica e ricerca nell’ambito sanitario.
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gi argomenti nell’ambito sanitario.
OF 10) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto relativo diagnostica per le immagini in biomedicina.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire basi sulla cosmologia e i suoi collegamenti con la fisica dei neutrini e della materia oscura
Fornire basi sulla teoria e sulla fenomenologia della fisica dei neutrini della materia oscura
Fornire una panoramica sugli esperimenti in corso e futuri.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Cosmologia di base
OF 2) Teorie e fenomenoligia di base di neutrini e materia oscura
OF 3) Esperimenti più importanti del campo.
OF 4) Obiettivi a breve e lungo termine del campo.

B – Capacità applicative
OF 5) Essere formati per entrare in un gruppo di ricerca del campo
OF 6) Essere in grado di capire discussioni scientifiche del campo

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Acquisire un approccio critico alle direzioni che la ricerca del campo sta prendendo
OF 8) Essere in grado di identificare punti di forza e di debolezza dei vari approcci di ricerca

D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Essere in grado di comunicare problematiche sia sperimentali che teoriche.

E - Capacità di apprendere
OF 10) Comprensione del materiale scientifico del campo.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

Questo corso introdurrà lo studente ai concetti, alle idee e agli strumenti più importanti della teoria quantistica dei campi che è diventato il linguaggio universale per descrivere tutte le forze fondamentali in natura.
Lo studente capirà come costruire teorie di campo, quantizzarle in presenza di interazioni e come applicare tecniche avanzate di regolarizzazione e rinormalizzazione. Particolare attenzione sarà dedicata ai metodi funzionali. Il corso includerà la struttura matematica delle teorie di gauge non abeliane e il loro ruolo nella nostra attuale comprensione delle forze fondamentali. Lo studente avrà una comprensione elementare delle anomalie e delle loro conseguenze fisiche in natura.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione

L'obiettivo è che gli studenti sviluppino una comprensione critica degli argomenti trattati durante il corso, sia per quanto riguarda gli aspetti puramente teorici che in relazione alle applicazioni ai diversi fenomeni fisici, e che sviluppino un'adeguata conoscenza dei metodi applicati nella fisica teorica, con particolare riferimento alle metodologie abitualmente utilizzate per condurre ricerche in questo settore.

B – Capacità applicative

Oltre alla comprensione degli argomenti e dei metodi utilizzati durante le lezioni, uno degli obiettivi del corso è quello di consentire agli studenti di applicare gli stessi metodi a nuovi problemi, siano essi di studio o di ricerca.

C - Autonomia di giudizio

Uno degli obiettivi principali del corso è che gli studenti sviluppino capacità critiche rispetto agli argomenti trattati. Spesso sono incoraggiati a seguire altri percorsi (oltre a quelli seguiti durante le lezioni) per il raggiungimento dei risultati, oppure a proporre interpretazioni o letture differenti da quelle presentate dal docente dei risultati stessi. Spesso durante le lezioni agli studenti viene chiesto di dare suggerimenti o fare preventivi in relazione a calcoli specifici, con l'obiettivo di favorire la loro autonomia di pensiero e la loro capacità di operare delle scelte di fronte a passaggi delicati.

D - Communication skills

Il corso si propone di aumentare le capacità comunicative degli studenti, fornendo loro strumenti metodologici che consentano di migliorare la capacità di discutere in modo originale argomenti relativi agli aspetti teorici e applicativi della teoria quantistica dei campi.

E - Capacità di apprendere

Uno degli obiettivi più importanti del corso è quello di fornire agli studenti una metodologia che permetta loro di avere accesso ad un continuo aggiornamento delle conoscenze, cercando in particolare di aumentare la loro capacità di confrontarsi con la letteratura specialistica.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti teorici e gli aspetti fenomenologici del Modello Standard.
OF 2) Conoscere gli aspetti teorici e fenomenologici della rottura spontanea della simmetria elettrodebole e i relativi test di precisione
OF 3) Conoscere i principali aspetti della fisica del sapore nel settore adronico e nel settore leptonico
OF 4) Comprendere i diversi metodi della teoria dei campi utilizzati nella fisica delle alte energie

B – Capacità applicative
OF 5) Saper identificare gli aspetti principali nel calcolo di predizioni del Modello Standard. Saper stimare gli andamenti dai parametri fondamentali tramite l’analisi dimensionale.
OF 6) Saper identificare le simmetrie rilevanti nelle varie applicazioni fenomenologiche e saperne dedurne le conseguenze.
OF 7) Essere in grado di utilizzare i diversi metodi della teoria dei campi utilizzati durante il corso

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Lo studente dovrà imparare a valutare la correttezza del ragionamento logico utilizzato nella discussione delle varie applicazioni fenomenologiche e nelle dimostrazioni dei teoremi.
OF 9) L’assegnazione regolare di esercizi favorirà l’abitudine all’autovalutazione
OF 10) L’ampia letteratura suggerita favorirà l’iniziativa individuale ad approfondire alcuni degli argomenti trattati.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà verificata in occasione della prova valutativa. L'esame orale richiede che lo studente si esprima con linguaggio scientifico e segua una logica rigorosa nel ragionamento.

E - Capacità di apprendere
OF 12) Il lavoro richiesto per questo corso è un primo passo utile per lo sviluppo di una mentalità flessibile, utile sia per studi scientifici più avanzati che per l’inserimento in diversi ambiti lavorativi.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Comprensione delle proprietà fondamentali ottiche e di trasporto dei semiconduttori e utilizzo di queste proprietà nei principali dispositivi elettronici e opto-elettronici.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A – Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le proprietà elettroniche fondamentali dei semiconduttori e come derivano dalla loro struttura cristallina e dalla loro composizione chimica.
OF 2) Comprendere come le proprietà elettroniche fondamentali dei semiconduttori possono essere modificate dalla nanostrutturizzazione dei materiali.
OF 3) Conoscere i principali fenomeni di trasporto di carica nei semiconduttori.
OF 4) Conoscere i principali processi di interazione della luce con i semiconduttori e i relativi fenomeni connessi.
OF 5) Sulla base dei punti precedenti, apprendere i principi di funzionamento dei più comuni dispositivi elettronici e optolettronici basati sui materiali semiconduttori.

B - CAPACITA’ APPLICATIVE
OF 6) Saper determinare in generale quali materiali semiconduttori possono essere utilizzati per fabbricare dei dispositivi con specifiche caratteristiche.
OF 7) Saper prevedere gli effetti di campi elettro-magnetici sulle proprietà di trasporto e ottiche dei semiconduttori.
OF 8) Essere in grado di selezionare un dispositivo a semiconduttore per la misura di date grandezze.
C – Autonomia di giudizio
OF 9) Determinare i nessi tra le proprietà di un semiconduttore e le caratteristiche di un dispositivo.
OF 10) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale delle applicazioni dispositivistiche dei materiali semiconduttori.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper esporre le ragioni fondamentali alla base del funzionamento di un dispositivo.
OF 12) Saper motivare la scelta di un materiale semiconduttore per lo svolgimento di specifiche applicazioni.
E – Capacità di apprendere
OF 13) ) Acquisire la capacità di leggere e comprendere indipendentemente testi scientifici e articoli tecnici basati sugli argomenti trattati nel corso
OF 14) Avere la capacità di scegliere e individuare un opportuno dispositivo a seconda dell’utilizzo.

Obiettivi formativi

Formare gli studenti alle seguenti tematiche:
- teoria della risposta lineare nei solidi
- interazione radiazione materia: trattamento quantistico delle
spettroscopie associate
- effetti dell'interazione elettrone-elettrone sulle eccitazioni:
plasmoni e eccitoni
- trasporto di carica nei solidi
- proprietà topologiche dei solidi

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Scopo del corso e' fornire i principali paradigmi dei sistemi a molti corpi, in
particolare dei sistemi fermionici quali gli elettroni nei metalli, e parallelamente introdurre lo studente ai metodi di teoria dei campi in materia condensata. Alla fine del corso lo studente avra' acquisito sia competenze tecniche (seconda quantizzazione, funzioni di Green e diagrammi di Feynman a T=0 e T>0, calcolo delle funzioni di risposta) sia comprensione fisica delle piu' semplici approssimazioni usate nella descrizione degli effetti a molti corpi. In generale lo studente dovrebbe essere in grado di comprendere sia il linguaggio sia le problematiche della ricerca moderna su sistemi correlati.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Concetti di base della teoria di Landau dei liquidi di Fermi, paradigma fondamentale dello stato metallico;
OF 2) Proprietà delle funzioni di Green e loro significato fisico
OF 3) Rappresentazione di interazione. Matrice S. Teorema di Wick e diagrammi di Feynman.
OF 4) Selfenergia ed equazione di Dyson. Approssimazione di Hartree-Fock, approssimazione RPA..
OF 5) Teoria della risposta lineare. Funzioni di risposta. Proprieta' di analiticita'. Parte reattiva ed assorbitiva..
OF 6) Relazioni di Kramers e Kronig. Formula di Kubo. Teorema di fluttuazione e dissipazione.
B – Capacità applicative
OF 7) Il secondo obiettivo e' di mettere in grado gli studenti di affrontare attivamente problemi di fisica in cui sono necessari concetti di MB. Questo deve avvenire in primo luogo per problemi il cui schema concettuale sia gia' stato visto e applicato a lezione, ma, con l'avanzare della preparazione e della maturazione degli studenti, e' auspicabile che essi sappiano anche applicare i concetti della teoria MB a problemi nuovi e in ambiti diversi.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Il terzo, piu ambizioso obiettivo, e' quindi di trasmettere agli studenti la capacita' di pensare usando i concetti della teoria MB come strumento di "problem solving" in ambito fisico.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Alla chiarezza dei concetti acquisiti deve corrispondere anche la capacità dello studente di esprimere e raccontare in modo chiaro e diretto tali concetti.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Formare gli studenti alle seguenti tematiche:
- teoria della risposta lineare nei solidi
- interazione radiazione materia: trattamento quantistico delle
spettroscopie associate
- effetti dell'interazione elettrone-elettrone sulle eccitazioni:
plasmoni e eccitoni
- trasporto di carica nei solidi
- proprietà topologiche dei solidi

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della Superconduttività e della Superfluidità. Preliminarmente verranno introdotte la teoria fenomenologica di London e la teoria di Ginzburg-Landau. Quest’ultima servirà da spunto per discutere più in generale la rottura spontanea di simmetria per transizioni di fase del secondo ordine, e il fenomeno di Anderson-Higgs nel caso superconduttivo. Una volta introdotta la seconda quantizzazione per sistemi fermionici e bosonici a molti corpi si passerà alla discussione di un approccio microscopico sia per i superconduttori (teoria BCS di Bardeen_Cooper e Schrieffer) che per i superfluidi. Si accennerà infine a linee di ricerca di attualità su superconduttività non convenzionale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi fondamentali del fenomeno superconduttivo, la sua descrizione fenomenologica e microscopica e le sue applicazioni sperimentali
OF 2) Comprendere concetti fondamentali quali rottura spontanea di simmetria e parametro d’ordine in una transizione di fase, con particolare attenzione alle simmetrie continue.
OF 3) Conoscere le applicazioni di base della seconda quantizzazione per lo studio di sistemi fermionici o bosonici a molti corpi
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di descrivere il fenomeno superfluidio sia nel caso bosonico che fermionico e le sue implicazioni teoriche e sperimentali
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale dei fenomeni superconduttivi non convenzionali e dei sistemi fermionici interagenti
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Possedere una conoscenza di base della scienza della complessità, ossia delle proprietà collettive che emergono con un gran numero di componenti in interazione tra loro (atomi, particelle o batteri in un contesto fisico o biologico, oppure persone, macchine o imprese in un contesto socio-economico).
OF 2) Comprendere i meccanismi alla base dell’emergere di proprietà macroscopiche complesse a partire dalla conoscenza dei meccanismi microscopici.
OF 3) Padroneggiare gli strumenti di base di uno scienziato della complessità: teoria dell’informazione, teoria delle reti, invarianza di scala e fenomeni critici, proprietà dei sistemi dinamici, modelli ad agenti.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper concepire modelli semplici per fenomenologie complesse.
OF 5) Saper affrontare, analiticamente o computazionalmente, problemi complessi, traducendo le domande di ricerca in concrete azioni di soluzione e verifica.
OF 6) Essere in grado di applicare le tecniche e i metodi appresi anche al di fuori degli ambiti trattati nel corso.
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di formalizzare i problemi e ottenere risultati e predizioni di crescente accuratezza.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare i fenomeni, anche mediante l’acquisizione di dati, che rientrano nell’ambito della complessità e indentificarne gli elementi essenziali.
OF 9) Essere in grado di sintetizzare le fenomenologie per riuscire a distillare domande pertinenti e rilevanti.
OF 10) Sapere identificare nuove direzioni di ricerca interessanti.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare in maniera semplice problematiche complesse focalizzando l’attenzione sugli elementi essenziali e svelando, per quanto possibile, le relazioni di causa-effetto.
OF 12) Saper organizzare una presentazione coerente, profonda eppure comprensibile.
OF 13) Saper esprimere i propri pensieri di modo da stimolare il lavoro di gruppo e le interazioni con i colleghi.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di consultare testi ed articoli di riferimento.
OF 15) Avere la capacità di valutare la rilevanza dei risultati, la loro collocazione nel panorama scientifico di riferimento e la loro potenziale importanza per gli argomenti di ricerca di interesse.
OF 16) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca, identificando gli obiettivi principali e i possibili percorsi per raggiungerli.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Surface Physics and Nanostructures si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle proprietà di sistemi solidi al variare delle dimensioni e di comprendere le loro caratteristiche dal punto di vista dei gradi di libertà sia elettronici sia reticolari. Verranno analizzate poi le proprietà ottiche di sistemi semiconduttori nanostrutturati e proprietà magnetiche di sistemi metallici nanostrutturati.
Al termine del corso, gli studenti e le studentesse potranno trasporre le conoscenze della fisica dei solidi in 3D a sistemi bidimensionali e unidimensionali e avere una conoscenza approfondita degli argomenti di frontiera nelle nanoscienze. Queste acquisizioni saranno verificate grazie anche alla presentazione degli argomenti in seminari tenuti dagli studenti.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le proprietà dei sistemi solidi a bassa dimensione
OF 2) Comprendere l’effetto della dimensione ridotta
OF 3) Conoscere le tecniche più innovative per lo studio dei sistemi a bassa dimensione
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre le proprietà di una superficie o nanostruttura
OF 5) Saper individuare la tecnica utile a indagare una superficie o nanostruttura
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di comprendere autonomamente un esperimento su sistemi a bassa dimensione
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di poter affrontare un problema scientifico legato ai sistemi a bassa dimensione
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le proprietà di un sistema a bassa dimensione
OF 9) Saper comunicare I vantaggi di una tecnica di indagine innovativa
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare letteratura scientifica specifica
OF 11) Avere la capacità di valutare la letteratura scientifica specifica
OF 12) Essere in grado di ideare e sviluppare un esperimento su sistemi a bassa dimensione

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della Superconduttività e della Superfluidità. Preliminarmente verranno introdotte la teoria fenomenologica di London e la teoria di Ginzburg-Landau. Quest’ultima servirà da spunto per discutere più in generale la rottura spontanea di simmetria per transizioni di fase del secondo ordine, e il fenomeno di Anderson-Higgs nel caso superconduttivo. Una volta introdotta la seconda quantizzazione per sistemi fermionici e bosonici a molti corpi si passerà alla discussione di un approccio microscopico sia per i superconduttori (teoria BCS di Bardeen_Cooper e Schrieffer) che per i superfluidi. Si accennerà infine a linee di ricerca di attualità su superconduttività non convenzionale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi fondamentali del fenomeno superconduttivo, la sua descrizione fenomenologica e microscopica e le sue applicazioni sperimentali
OF 2) Comprendere concetti fondamentali quali rottura spontanea di simmetria e parametro d’ordine in una transizione di fase, con particolare attenzione alle simmetrie continue.
OF 3) Conoscere le applicazioni di base della seconda quantizzazione per lo studio di sistemi fermionici o bosonici a molti corpi
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di descrivere il fenomeno superfluidio sia nel caso bosonico che fermionico e le sue implicazioni teoriche e sperimentali
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale dei fenomeni superconduttivi non convenzionali e dei sistemi fermionici interagenti
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

Questo corso introdurrà lo studente ai concetti, alle idee e agli strumenti più importanti della teoria quantistica dei campi che è diventato il linguaggio universale per descrivere tutte le forze fondamentali in natura.
Lo studente capirà come costruire teorie di campo, quantizzarle in presenza di interazioni e come applicare tecniche avanzate di regolarizzazione e rinormalizzazione. Particolare attenzione sarà dedicata ai metodi funzionali. Il corso includerà la struttura matematica delle teorie di gauge non abeliane e il loro ruolo nella nostra attuale comprensione delle forze fondamentali. Lo studente avrà una comprensione elementare delle anomalie e delle loro conseguenze fisiche in natura.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione

L'obiettivo è che gli studenti sviluppino una comprensione critica degli argomenti trattati durante il corso, sia per quanto riguarda gli aspetti puramente teorici che in relazione alle applicazioni ai diversi fenomeni fisici, e che sviluppino un'adeguata conoscenza dei metodi applicati nella fisica teorica, con particolare riferimento alle metodologie abitualmente utilizzate per condurre ricerche in questo settore.

B – Capacità applicative

Oltre alla comprensione degli argomenti e dei metodi utilizzati durante le lezioni, uno degli obiettivi del corso è quello di consentire agli studenti di applicare gli stessi metodi a nuovi problemi, siano essi di studio o di ricerca.

C - Autonomia di giudizio

Uno degli obiettivi principali del corso è che gli studenti sviluppino capacità critiche rispetto agli argomenti trattati. Spesso sono incoraggiati a seguire altri percorsi (oltre a quelli seguiti durante le lezioni) per il raggiungimento dei risultati, oppure a proporre interpretazioni o letture differenti da quelle presentate dal docente dei risultati stessi. Spesso durante le lezioni agli studenti viene chiesto di dare suggerimenti o fare preventivi in relazione a calcoli specifici, con l'obiettivo di favorire la loro autonomia di pensiero e la loro capacità di operare delle scelte di fronte a passaggi delicati.

D - Communication skills

Il corso si propone di aumentare le capacità comunicative degli studenti, fornendo loro strumenti metodologici che consentano di migliorare la capacità di discutere in modo originale argomenti relativi agli aspetti teorici e applicativi della teoria quantistica dei campi.

E - Capacità di apprendere

Uno degli obiettivi più importanti del corso è quello di fornire agli studenti una metodologia che permetta loro di avere accesso ad un continuo aggiornamento delle conoscenze, cercando in particolare di aumentare la loro capacità di confrontarsi con la letteratura specialistica.

Obiettivi formativi

Formare gli studenti alle seguenti tematiche:
- teoria della risposta lineare nei solidi
- interazione radiazione materia: trattamento quantistico delle
spettroscopie associate
- effetti dell'interazione elettrone-elettrone sulle eccitazioni:
plasmoni e eccitoni
- trasporto di carica nei solidi
- proprietà topologiche dei solidi

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone l'obiettivo di fornire le conoscenze necessarie dei principi di funzionamento della strumentazione impiegata nella ricerca e la diagnostica in biomedica. In particolare, gli studenti studiano le interazioni delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti con la materia e imparano a sfruttarle nelle tecniche di imaging. Verranno approfonditi i temi della radiografia e tomografia con i raggi X e gamma, con la risonanza magnetica e con gli ultrasuoni.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere fondamenti delle interazioni radiazione-mataria in biomedicina.
OF 2) Conoscere dei metodi fisici per le immagini e degli effetti biologici delle radiazioni in medicina.
OF 3) Comprendere metodi di ricostruzione delle immagini nella diagnostica e ricerca.
OF 4) Conoscere l’attrezzatura impiegato per le immagini in biomedicina.
OF 5) Comprendere rivelatori delle radiazioni in medicina.
….
B – Capacità applicative
OF 6) Saper dedurre risposta dei rivelatori impiegati in biomedicina.
OF 7) Risolvere problemi relativi interazione della radiazione ionizzanti e materia.
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per la diagnostica e ricerca nell’ambito sanitario.
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gi argomenti nell’ambito sanitario.
OF 10) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto relativo diagnostica per le immagini in biomedicina.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Scopo del corso e' fornire i principali paradigmi dei sistemi a molti corpi, in
particolare dei sistemi fermionici quali gli elettroni nei metalli, e parallelamente introdurre lo studente ai metodi di teoria dei campi in materia condensata. Alla fine del corso lo studente avra' acquisito sia competenze tecniche (seconda quantizzazione, funzioni di Green e diagrammi di Feynman a T=0 e T>0, calcolo delle funzioni di risposta) sia comprensione fisica delle piu' semplici approssimazioni usate nella descrizione degli effetti a molti corpi. In generale lo studente dovrebbe essere in grado di comprendere sia il linguaggio sia le problematiche della ricerca moderna su sistemi correlati.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Concetti di base della teoria di Landau dei liquidi di Fermi, paradigma fondamentale dello stato metallico;
OF 2) Proprietà delle funzioni di Green e loro significato fisico
OF 3) Rappresentazione di interazione. Matrice S. Teorema di Wick e diagrammi di Feynman.
OF 4) Selfenergia ed equazione di Dyson. Approssimazione di Hartree-Fock, approssimazione RPA..
OF 5) Teoria della risposta lineare. Funzioni di risposta. Proprieta' di analiticita'. Parte reattiva ed assorbitiva..
OF 6) Relazioni di Kramers e Kronig. Formula di Kubo. Teorema di fluttuazione e dissipazione.
B – Capacità applicative
OF 7) Il secondo obiettivo e' di mettere in grado gli studenti di affrontare attivamente problemi di fisica in cui sono necessari concetti di MB. Questo deve avvenire in primo luogo per problemi il cui schema concettuale sia gia' stato visto e applicato a lezione, ma, con l'avanzare della preparazione e della maturazione degli studenti, e' auspicabile che essi sappiano anche applicare i concetti della teoria MB a problemi nuovi e in ambiti diversi.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Il terzo, piu ambizioso obiettivo, e' quindi di trasmettere agli studenti la capacita' di pensare usando i concetti della teoria MB come strumento di "problem solving" in ambito fisico.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Alla chiarezza dei concetti acquisiti deve corrispondere anche la capacità dello studente di esprimere e raccontare in modo chiaro e diretto tali concetti.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Possedere una conoscenza di base della scienza della complessità, ossia delle proprietà collettive che emergono con un gran numero di componenti in interazione tra loro (atomi, particelle o batteri in un contesto fisico o biologico, oppure persone, macchine o imprese in un contesto socio-economico).
OF 2) Comprendere i meccanismi alla base dell’emergere di proprietà macroscopiche complesse a partire dalla conoscenza dei meccanismi microscopici.
OF 3) Padroneggiare gli strumenti di base di uno scienziato della complessità: teoria dell’informazione, teoria delle reti, invarianza di scala e fenomeni critici, proprietà dei sistemi dinamici, modelli ad agenti.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper concepire modelli semplici per fenomenologie complesse.
OF 5) Saper affrontare, analiticamente o computazionalmente, problemi complessi, traducendo le domande di ricerca in concrete azioni di soluzione e verifica.
OF 6) Essere in grado di applicare le tecniche e i metodi appresi anche al di fuori degli ambiti trattati nel corso.
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di formalizzare i problemi e ottenere risultati e predizioni di crescente accuratezza.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare i fenomeni, anche mediante l’acquisizione di dati, che rientrano nell’ambito della complessità e indentificarne gli elementi essenziali.
OF 9) Essere in grado di sintetizzare le fenomenologie per riuscire a distillare domande pertinenti e rilevanti.
OF 10) Sapere identificare nuove direzioni di ricerca interessanti.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare in maniera semplice problematiche complesse focalizzando l’attenzione sugli elementi essenziali e svelando, per quanto possibile, le relazioni di causa-effetto.
OF 12) Saper organizzare una presentazione coerente, profonda eppure comprensibile.
OF 13) Saper esprimere i propri pensieri di modo da stimolare il lavoro di gruppo e le interazioni con i colleghi.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di consultare testi ed articoli di riferimento.
OF 15) Avere la capacità di valutare la rilevanza dei risultati, la loro collocazione nel panorama scientifico di riferimento e la loro potenziale importanza per gli argomenti di ricerca di interesse.
OF 16) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca, identificando gli obiettivi principali e i possibili percorsi per raggiungerli.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L'obiettivo del corso è di fornire allo studente conoscenze su teoria dell’ informazione classica e quantistica; elementi di teoria della complessità algoritmica; computazione e simulazione quantistica; crittografia quantistica. Lo studente approfondirà anche diverse piattaforme sperimentali per i protocolli precedentemente introdotti.
Al termine del corso, lo studente sarà, con spirito critico ed analitico, in grado di formalizzare ed analizzare protocolli di comunicazione e computazione quantistica. Verrà sviluppata la capacità di tradurre un protocollo di informazione quantistica in una piattaforma sperimentale individuandone i punti di forza e di debolezza.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti della teoria dell’informazione
OF 2) Conoscere la teoria dell’informazione e computazione quantistica
OF 3) Comprendere il linguaggio delle tecnologie quantistiche
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di derivare l’evoluzione di un circuito quantistico
OF 5) Essere in grado di derivare l’evoluzione di un sistema aperto
OF 6) Essere in grado di modelizzare le diverse fonti di rumore presenti in un protocollo d’informazione quantistica
OF 7) Essere in grado di definire come realizzare sperimentalmente un protocollo di comunicazione quantistica
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Sfruttare le conoscenze acquisite nell'informazione quantistica per l'implementazione con diverse tecnologie quantistiche
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare per iscritto un concetto avanzato
OF 10) Saper presentare una linea di ricerca attuale nell’ambito delle tecnologie quantistiche
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso è quello di illustrare le caratteristiche di alcuni tra i più noti modelli disordinati e di introdurre le approssimazioni e le tecniche analitiche che permettono il loro studio in meccanica statistica.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali modelli disordinati, quali i ferromagneti diluiti, i ferromagneti con campo esterno aleatorio e i vetri di spin.
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano come conseguenza dell’introduzione del disordine “quenched” (rallentamento della dinamica, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici).
OF 3) Conoscere le principali tecniche di meccanica statistica (approssimazioni di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) che permettono lo studio analitico dei modelli con disordine.

B – Capacità applicative
OF 4) Saper applicare una tecnica analitica (approssimazione di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) ad una data hamiltoniana per studiare il suo comportamento fisico.

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga una data hamiltoniana.

D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.

E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Surface Physics and Nanostructures si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle proprietà di sistemi solidi al variare delle dimensioni e di comprendere le loro caratteristiche dal punto di vista dei gradi di libertà sia elettronici sia reticolari. Verranno analizzate poi le proprietà ottiche di sistemi semiconduttori nanostrutturati e proprietà magnetiche di sistemi metallici nanostrutturati.
Al termine del corso, gli studenti e le studentesse potranno trasporre le conoscenze della fisica dei solidi in 3D a sistemi bidimensionali e unidimensionali e avere una conoscenza approfondita degli argomenti di frontiera nelle nanoscienze. Queste acquisizioni saranno verificate grazie anche alla presentazione degli argomenti in seminari tenuti dagli studenti.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le proprietà dei sistemi solidi a bassa dimensione
OF 2) Comprendere l’effetto della dimensione ridotta
OF 3) Conoscere le tecniche più innovative per lo studio dei sistemi a bassa dimensione
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre le proprietà di una superficie o nanostruttura
OF 5) Saper individuare la tecnica utile a indagare una superficie o nanostruttura
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di comprendere autonomamente un esperimento su sistemi a bassa dimensione
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di poter affrontare un problema scientifico legato ai sistemi a bassa dimensione
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le proprietà di un sistema a bassa dimensione
OF 9) Saper comunicare I vantaggi di una tecnica di indagine innovativa
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare letteratura scientifica specifica
OF 11) Avere la capacità di valutare la letteratura scientifica specifica
OF 12) Essere in grado di ideare e sviluppare un esperimento su sistemi a bassa dimensione

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso in oggetto è un insegnamento avanzato che ha lo scopo di guidare gli studenti nel territorio all'interfaccia tra la fisica statistica e il machine learning introducendo nozioni avanzate di meccanica statistica di equilibrio e fuori equilibrio dei sistemi disordinati e illustrando la loro applicazione a problemi di modellizzazione dell'apprendimento o di sviluppo di intelligenza artificiale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali metodi di meccanica statistica, probabilità e teoria dell'informazione di rilievo per le applicazioni in machine learning, quali metodi delle repliche, message passing, mutual information, data compression, approcci Bayesiani
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano in problemi di apprendimento (curse of dimensionality, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici)
B – Capacità applicative
OF 3) Saper adattare l'applicazione di una specifica tecnica analitica ad un dato problema di learning per studiare il suo comportamento fisico.
C - Autonomia di giudizio
OF 4) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga un dato
problema di apprendimento
D – Abilità nella comunicazione
OF 5) Saper seguire presentazioni di risultati di ricerca su temi affini a quelli trattati durante il corso
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi della teoria dei processi stocastici, discreti e continui, e della descrizione formale in termini di soluzione delle equazioni di Chapman-Kolmogorov, di Fokker-Planck e delle equazioni maestre.
OF 2) Comprendere le similitudine con le proprietà delle soluzioni di equazioni già note, come le eqauzioni di Schroedinger, e apprendere i metodi di risoluzione delle equazioni usando il calcolo operatoriale.
OF 3) Conoscere il formalismo dell’integrazione stocastica delle equazioni differenziali stocastiche e le sue connessioni alle equazioni differenziali alle derivate parziali di Fokker-Planck.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre le proprietà fisiche dei sistemi dall’analisi delle equazioni stocastiche.
OF 5) Saper applicare i metodi al calcolo dei tempi di primo passaggio, ed alle conseguenze della legge di Arrhenius sul rilassamento verso l’equilibrio di sistemi con potenziali complicati.
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche e metodi a sistemi di natura diversa, all’equilibrio e fuori equilibrio (liquidi viscosi, sistemi di onde, sistemi vetrosi, laser).
C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine dell’applicazione a contesti anche non esplicitamente trattati durante il corso.
OF 8) Integrare le conoscenze acquisite con quelle pregresse, formalizzando conoscenze già note e facendo collegamenti a casi più complessi.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare oralmente un procedimento di dimostrazione o di applicazione valutando quali sono i passi intermedi rilevanti ed il loro significato.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare diversi testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.
OF 11) Avere la capacità di valutare l’efficacia dei vari approcci studiati a seconda dei problemi trattati.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Comprensione delle proprietà fondamentali ottiche e di trasporto dei semiconduttori e utilizzo di queste proprietà nei principali dispositivi elettronici e opto-elettronici.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A – Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le proprietà elettroniche fondamentali dei semiconduttori e come derivano dalla loro struttura cristallina e dalla loro composizione chimica.
OF 2) Comprendere come le proprietà elettroniche fondamentali dei semiconduttori possono essere modificate dalla nanostrutturizzazione dei materiali.
OF 3) Conoscere i principali fenomeni di trasporto di carica nei semiconduttori.
OF 4) Conoscere i principali processi di interazione della luce con i semiconduttori e i relativi fenomeni connessi.
OF 5) Sulla base dei punti precedenti, apprendere i principi di funzionamento dei più comuni dispositivi elettronici e optolettronici basati sui materiali semiconduttori.

B - CAPACITA’ APPLICATIVE
OF 6) Saper determinare in generale quali materiali semiconduttori possono essere utilizzati per fabbricare dei dispositivi con specifiche caratteristiche.
OF 7) Saper prevedere gli effetti di campi elettro-magnetici sulle proprietà di trasporto e ottiche dei semiconduttori.
OF 8) Essere in grado di selezionare un dispositivo a semiconduttore per la misura di date grandezze.
C – Autonomia di giudizio
OF 9) Determinare i nessi tra le proprietà di un semiconduttore e le caratteristiche di un dispositivo.
OF 10) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale delle applicazioni dispositivistiche dei materiali semiconduttori.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper esporre le ragioni fondamentali alla base del funzionamento di un dispositivo.
OF 12) Saper motivare la scelta di un materiale semiconduttore per lo svolgimento di specifiche applicazioni.
E – Capacità di apprendere
OF 13) ) Acquisire la capacità di leggere e comprendere indipendentemente testi scientifici e articoli tecnici basati sugli argomenti trattati nel corso
OF 14) Avere la capacità di scegliere e individuare un opportuno dispositivo a seconda dell’utilizzo.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso è quello di illustrare le caratteristiche di alcuni tra i più noti modelli disordinati e di introdurre le approssimazioni e le tecniche analitiche che permettono il loro studio in meccanica statistica.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali modelli disordinati, quali i ferromagneti diluiti, i ferromagneti con campo esterno aleatorio e i vetri di spin.
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano come conseguenza dell’introduzione del disordine “quenched” (rallentamento della dinamica, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici).
OF 3) Conoscere le principali tecniche di meccanica statistica (approssimazioni di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) che permettono lo studio analitico dei modelli con disordine.

B – Capacità applicative
OF 4) Saper applicare una tecnica analitica (approssimazione di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) ad una data hamiltoniana per studiare il suo comportamento fisico.

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga una data hamiltoniana.

D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.

E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

Questo corso introdurrà lo studente ai concetti, alle idee e agli strumenti più importanti della teoria quantistica dei campi che è diventato il linguaggio universale per descrivere tutte le forze fondamentali in natura.
Lo studente capirà come costruire teorie di campo, quantizzarle in presenza di interazioni e come applicare tecniche avanzate di regolarizzazione e rinormalizzazione. Particolare attenzione sarà dedicata ai metodi funzionali. Il corso includerà la struttura matematica delle teorie di gauge non abeliane e il loro ruolo nella nostra attuale comprensione delle forze fondamentali. Lo studente avrà una comprensione elementare delle anomalie e delle loro conseguenze fisiche in natura.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione

L'obiettivo è che gli studenti sviluppino una comprensione critica degli argomenti trattati durante il corso, sia per quanto riguarda gli aspetti puramente teorici che in relazione alle applicazioni ai diversi fenomeni fisici, e che sviluppino un'adeguata conoscenza dei metodi applicati nella fisica teorica, con particolare riferimento alle metodologie abitualmente utilizzate per condurre ricerche in questo settore.

B – Capacità applicative

Oltre alla comprensione degli argomenti e dei metodi utilizzati durante le lezioni, uno degli obiettivi del corso è quello di consentire agli studenti di applicare gli stessi metodi a nuovi problemi, siano essi di studio o di ricerca.

C - Autonomia di giudizio

Uno degli obiettivi principali del corso è che gli studenti sviluppino capacità critiche rispetto agli argomenti trattati. Spesso sono incoraggiati a seguire altri percorsi (oltre a quelli seguiti durante le lezioni) per il raggiungimento dei risultati, oppure a proporre interpretazioni o letture differenti da quelle presentate dal docente dei risultati stessi. Spesso durante le lezioni agli studenti viene chiesto di dare suggerimenti o fare preventivi in relazione a calcoli specifici, con l'obiettivo di favorire la loro autonomia di pensiero e la loro capacità di operare delle scelte di fronte a passaggi delicati.

D - Communication skills

Il corso si propone di aumentare le capacità comunicative degli studenti, fornendo loro strumenti metodologici che consentano di migliorare la capacità di discutere in modo originale argomenti relativi agli aspetti teorici e applicativi della teoria quantistica dei campi.

E - Capacità di apprendere

Uno degli obiettivi più importanti del corso è quello di fornire agli studenti una metodologia che permetta loro di avere accesso ad un continuo aggiornamento delle conoscenze, cercando in particolare di aumentare la loro capacità di confrontarsi con la letteratura specialistica.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso in oggetto è un insegnamento avanzato che ha lo scopo di guidare gli studenti nel territorio all'interfaccia tra la fisica statistica e il machine learning introducendo nozioni avanzate di meccanica statistica di equilibrio e fuori equilibrio dei sistemi disordinati e illustrando la loro applicazione a problemi di modellizzazione dell'apprendimento o di sviluppo di intelligenza artificiale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali metodi di meccanica statistica, probabilità e teoria dell'informazione di rilievo per le applicazioni in machine learning, quali metodi delle repliche, message passing, mutual information, data compression, approcci Bayesiani
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano in problemi di apprendimento (curse of dimensionality, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici)
B – Capacità applicative
OF 3) Saper adattare l'applicazione di una specifica tecnica analitica ad un dato problema di learning per studiare il suo comportamento fisico.
C - Autonomia di giudizio
OF 4) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga un dato
problema di apprendimento
D – Abilità nella comunicazione
OF 5) Saper seguire presentazioni di risultati di ricerca su temi affini a quelli trattati durante il corso
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della Superconduttività e della Superfluidità. Preliminarmente verranno introdotte la teoria fenomenologica di London e la teoria di Ginzburg-Landau. Quest’ultima servirà da spunto per discutere più in generale la rottura spontanea di simmetria per transizioni di fase del secondo ordine, e il fenomeno di Anderson-Higgs nel caso superconduttivo. Una volta introdotta la seconda quantizzazione per sistemi fermionici e bosonici a molti corpi si passerà alla discussione di un approccio microscopico sia per i superconduttori (teoria BCS di Bardeen_Cooper e Schrieffer) che per i superfluidi. Si accennerà infine a linee di ricerca di attualità su superconduttività non convenzionale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi fondamentali del fenomeno superconduttivo, la sua descrizione fenomenologica e microscopica e le sue applicazioni sperimentali
OF 2) Comprendere concetti fondamentali quali rottura spontanea di simmetria e parametro d’ordine in una transizione di fase, con particolare attenzione alle simmetrie continue.
OF 3) Conoscere le applicazioni di base della seconda quantizzazione per lo studio di sistemi fermionici o bosonici a molti corpi
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di descrivere il fenomeno superfluidio sia nel caso bosonico che fermionico e le sue implicazioni teoriche e sperimentali
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale dei fenomeni superconduttivi non convenzionali e dei sistemi fermionici interagenti
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Scopo del corso e' fornire i principali paradigmi dei sistemi a molti corpi, in
particolare dei sistemi fermionici quali gli elettroni nei metalli, e parallelamente introdurre lo studente ai metodi di teoria dei campi in materia condensata. Alla fine del corso lo studente avra' acquisito sia competenze tecniche (seconda quantizzazione, funzioni di Green e diagrammi di Feynman a T=0 e T>0, calcolo delle funzioni di risposta) sia comprensione fisica delle piu' semplici approssimazioni usate nella descrizione degli effetti a molti corpi. In generale lo studente dovrebbe essere in grado di comprendere sia il linguaggio sia le problematiche della ricerca moderna su sistemi correlati.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Concetti di base della teoria di Landau dei liquidi di Fermi, paradigma fondamentale dello stato metallico;
OF 2) Proprietà delle funzioni di Green e loro significato fisico
OF 3) Rappresentazione di interazione. Matrice S. Teorema di Wick e diagrammi di Feynman.
OF 4) Selfenergia ed equazione di Dyson. Approssimazione di Hartree-Fock, approssimazione RPA..
OF 5) Teoria della risposta lineare. Funzioni di risposta. Proprieta' di analiticita'. Parte reattiva ed assorbitiva..
OF 6) Relazioni di Kramers e Kronig. Formula di Kubo. Teorema di fluttuazione e dissipazione.
B – Capacità applicative
OF 7) Il secondo obiettivo e' di mettere in grado gli studenti di affrontare attivamente problemi di fisica in cui sono necessari concetti di MB. Questo deve avvenire in primo luogo per problemi il cui schema concettuale sia gia' stato visto e applicato a lezione, ma, con l'avanzare della preparazione e della maturazione degli studenti, e' auspicabile che essi sappiano anche applicare i concetti della teoria MB a problemi nuovi e in ambiti diversi.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Il terzo, piu ambizioso obiettivo, e' quindi di trasmettere agli studenti la capacita' di pensare usando i concetti della teoria MB come strumento di "problem solving" in ambito fisico.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Alla chiarezza dei concetti acquisiti deve corrispondere anche la capacità dello studente di esprimere e raccontare in modo chiaro e diretto tali concetti.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Possedere una conoscenza di base della scienza della complessità, ossia delle proprietà collettive che emergono con un gran numero di componenti in interazione tra loro (atomi, particelle o batteri in un contesto fisico o biologico, oppure persone, macchine o imprese in un contesto socio-economico).
OF 2) Comprendere i meccanismi alla base dell’emergere di proprietà macroscopiche complesse a partire dalla conoscenza dei meccanismi microscopici.
OF 3) Padroneggiare gli strumenti di base di uno scienziato della complessità: teoria dell’informazione, teoria delle reti, invarianza di scala e fenomeni critici, proprietà dei sistemi dinamici, modelli ad agenti.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper concepire modelli semplici per fenomenologie complesse.
OF 5) Saper affrontare, analiticamente o computazionalmente, problemi complessi, traducendo le domande di ricerca in concrete azioni di soluzione e verifica.
OF 6) Essere in grado di applicare le tecniche e i metodi appresi anche al di fuori degli ambiti trattati nel corso.
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di formalizzare i problemi e ottenere risultati e predizioni di crescente accuratezza.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare i fenomeni, anche mediante l’acquisizione di dati, che rientrano nell’ambito della complessità e indentificarne gli elementi essenziali.
OF 9) Essere in grado di sintetizzare le fenomenologie per riuscire a distillare domande pertinenti e rilevanti.
OF 10) Sapere identificare nuove direzioni di ricerca interessanti.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare in maniera semplice problematiche complesse focalizzando l’attenzione sugli elementi essenziali e svelando, per quanto possibile, le relazioni di causa-effetto.
OF 12) Saper organizzare una presentazione coerente, profonda eppure comprensibile.
OF 13) Saper esprimere i propri pensieri di modo da stimolare il lavoro di gruppo e le interazioni con i colleghi.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di consultare testi ed articoli di riferimento.
OF 15) Avere la capacità di valutare la rilevanza dei risultati, la loro collocazione nel panorama scientifico di riferimento e la loro potenziale importanza per gli argomenti di ricerca di interesse.
OF 16) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca, identificando gli obiettivi principali e i possibili percorsi per raggiungerli.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L'obiettivo del corso è di fornire allo studente conoscenze su teoria dell’ informazione classica e quantistica; elementi di teoria della complessità algoritmica; computazione e simulazione quantistica; crittografia quantistica. Lo studente approfondirà anche diverse piattaforme sperimentali per i protocolli precedentemente introdotti.
Al termine del corso, lo studente sarà, con spirito critico ed analitico, in grado di formalizzare ed analizzare protocolli di comunicazione e computazione quantistica. Verrà sviluppata la capacità di tradurre un protocollo di informazione quantistica in una piattaforma sperimentale individuandone i punti di forza e di debolezza.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti della teoria dell’informazione
OF 2) Conoscere la teoria dell’informazione e computazione quantistica
OF 3) Comprendere il linguaggio delle tecnologie quantistiche
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di derivare l’evoluzione di un circuito quantistico
OF 5) Essere in grado di derivare l’evoluzione di un sistema aperto
OF 6) Essere in grado di modelizzare le diverse fonti di rumore presenti in un protocollo d’informazione quantistica
OF 7) Essere in grado di definire come realizzare sperimentalmente un protocollo di comunicazione quantistica
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Sfruttare le conoscenze acquisite nell'informazione quantistica per l'implementazione con diverse tecnologie quantistiche
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare per iscritto un concetto avanzato
OF 10) Saper presentare una linea di ricerca attuale nell’ambito delle tecnologie quantistiche
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti teorici e gli aspetti fenomenologici del Modello Standard.
OF 2) Conoscere gli aspetti teorici e fenomenologici della rottura spontanea della simmetria elettrodebole e i relativi test di precisione
OF 3) Conoscere i principali aspetti della fisica del sapore nel settore adronico e nel settore leptonico
OF 4) Comprendere i diversi metodi della teoria dei campi utilizzati nella fisica delle alte energie

B – Capacità applicative
OF 5) Saper identificare gli aspetti principali nel calcolo di predizioni del Modello Standard. Saper stimare gli andamenti dai parametri fondamentali tramite l’analisi dimensionale.
OF 6) Saper identificare le simmetrie rilevanti nelle varie applicazioni fenomenologiche e saperne dedurne le conseguenze.
OF 7) Essere in grado di utilizzare i diversi metodi della teoria dei campi utilizzati durante il corso

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Lo studente dovrà imparare a valutare la correttezza del ragionamento logico utilizzato nella discussione delle varie applicazioni fenomenologiche e nelle dimostrazioni dei teoremi.
OF 9) L’assegnazione regolare di esercizi favorirà l’abitudine all’autovalutazione
OF 10) L’ampia letteratura suggerita favorirà l’iniziativa individuale ad approfondire alcuni degli argomenti trattati.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) L’acquisizione di adeguate competenze e strumenti per la comunicazione sarà verificata in occasione della prova valutativa. L'esame orale richiede che lo studente si esprima con linguaggio scientifico e segua una logica rigorosa nel ragionamento.

E - Capacità di apprendere
OF 12) Il lavoro richiesto per questo corso è un primo passo utile per lo sviluppo di una mentalità flessibile, utile sia per studi scientifici più avanzati che per l’inserimento in diversi ambiti lavorativi.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi della teoria dei processi stocastici, discreti e continui, e della descrizione formale in termini di soluzione delle equazioni di Chapman-Kolmogorov, di Fokker-Planck e delle equazioni maestre.
OF 2) Comprendere le similitudine con le proprietà delle soluzioni di equazioni già note, come le eqauzioni di Schroedinger, e apprendere i metodi di risoluzione delle equazioni usando il calcolo operatoriale.
OF 3) Conoscere il formalismo dell’integrazione stocastica delle equazioni differenziali stocastiche e le sue connessioni alle equazioni differenziali alle derivate parziali di Fokker-Planck.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre le proprietà fisiche dei sistemi dall’analisi delle equazioni stocastiche.
OF 5) Saper applicare i metodi al calcolo dei tempi di primo passaggio, ed alle conseguenze della legge di Arrhenius sul rilassamento verso l’equilibrio di sistemi con potenziali complicati.
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche e metodi a sistemi di natura diversa, all’equilibrio e fuori equilibrio (liquidi viscosi, sistemi di onde, sistemi vetrosi, laser).
C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine dell’applicazione a contesti anche non esplicitamente trattati durante il corso.
OF 8) Integrare le conoscenze acquisite con quelle pregresse, formalizzando conoscenze già note e facendo collegamenti a casi più complessi.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare oralmente un procedimento di dimostrazione o di applicazione valutando quali sono i passi intermedi rilevanti ed il loro significato.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare diversi testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.
OF 11) Avere la capacità di valutare l’efficacia dei vari approcci studiati a seconda dei problemi trattati.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso è quello di illustrare le caratteristiche di alcuni tra i più noti modelli disordinati e di introdurre le approssimazioni e le tecniche analitiche che permettono il loro studio in meccanica statistica.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali modelli disordinati, quali i ferromagneti diluiti, i ferromagneti con campo esterno aleatorio e i vetri di spin.
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano come conseguenza dell’introduzione del disordine “quenched” (rallentamento della dinamica, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici).
OF 3) Conoscere le principali tecniche di meccanica statistica (approssimazioni di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) che permettono lo studio analitico dei modelli con disordine.

B – Capacità applicative
OF 4) Saper applicare una tecnica analitica (approssimazione di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) ad una data hamiltoniana per studiare il suo comportamento fisico.

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga una data hamiltoniana.

D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.

E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Formare gli studenti alle seguenti tematiche:
- teoria della risposta lineare nei solidi
- interazione radiazione materia: trattamento quantistico delle
spettroscopie associate
- effetti dell'interazione elettrone-elettrone sulle eccitazioni:
plasmoni e eccitoni
- trasporto di carica nei solidi
- proprietà topologiche dei solidi

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso in oggetto è un insegnamento avanzato che ha lo scopo di guidare gli studenti nel territorio all'interfaccia tra la fisica statistica e il machine learning introducendo nozioni avanzate di meccanica statistica di equilibrio e fuori equilibrio dei sistemi disordinati e illustrando la loro applicazione a problemi di modellizzazione dell'apprendimento o di sviluppo di intelligenza artificiale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali metodi di meccanica statistica, probabilità e teoria dell'informazione di rilievo per le applicazioni in machine learning, quali metodi delle repliche, message passing, mutual information, data compression, approcci Bayesiani
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano in problemi di apprendimento (curse of dimensionality, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici)
B – Capacità applicative
OF 3) Saper adattare l'applicazione di una specifica tecnica analitica ad un dato problema di learning per studiare il suo comportamento fisico.
C - Autonomia di giudizio
OF 4) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga un dato
problema di apprendimento
D – Abilità nella comunicazione
OF 5) Saper seguire presentazioni di risultati di ricerca su temi affini a quelli trattati durante il corso
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso in oggetto è un insegnamento avanzato che ha lo scopo di guidare gli studenti nel territorio all'interfaccia tra la fisica statistica e il machine learning introducendo nozioni avanzate di meccanica statistica di equilibrio e fuori equilibrio dei sistemi disordinati e illustrando la loro applicazione a problemi di modellizzazione dell'apprendimento o di sviluppo di intelligenza artificiale.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali metodi di meccanica statistica, probabilità e teoria dell'informazione di rilievo per le applicazioni in machine learning, quali metodi delle repliche, message passing, mutual information, data compression, approcci Bayesiani
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano in problemi di apprendimento (curse of dimensionality, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici)
B – Capacità applicative
OF 3) Saper adattare l'applicazione di una specifica tecnica analitica ad un dato problema di learning per studiare il suo comportamento fisico.
C - Autonomia di giudizio
OF 4) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga un dato
problema di apprendimento
D – Abilità nella comunicazione
OF 5) Saper seguire presentazioni di risultati di ricerca su temi affini a quelli trattati durante il corso
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Scopo del corso e' fornire i principali paradigmi dei sistemi a molti corpi, in
particolare dei sistemi fermionici quali gli elettroni nei metalli, e parallelamente introdurre lo studente ai metodi di teoria dei campi in materia condensata. Alla fine del corso lo studente avra' acquisito sia competenze tecniche (seconda quantizzazione, funzioni di Green e diagrammi di Feynman a T=0 e T>0, calcolo delle funzioni di risposta) sia comprensione fisica delle piu' semplici approssimazioni usate nella descrizione degli effetti a molti corpi. In generale lo studente dovrebbe essere in grado di comprendere sia il linguaggio sia le problematiche della ricerca moderna su sistemi correlati.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Concetti di base della teoria di Landau dei liquidi di Fermi, paradigma fondamentale dello stato metallico;
OF 2) Proprietà delle funzioni di Green e loro significato fisico
OF 3) Rappresentazione di interazione. Matrice S. Teorema di Wick e diagrammi di Feynman.
OF 4) Selfenergia ed equazione di Dyson. Approssimazione di Hartree-Fock, approssimazione RPA..
OF 5) Teoria della risposta lineare. Funzioni di risposta. Proprieta' di analiticita'. Parte reattiva ed assorbitiva..
OF 6) Relazioni di Kramers e Kronig. Formula di Kubo. Teorema di fluttuazione e dissipazione.
B – Capacità applicative
OF 7) Il secondo obiettivo e' di mettere in grado gli studenti di affrontare attivamente problemi di fisica in cui sono necessari concetti di MB. Questo deve avvenire in primo luogo per problemi il cui schema concettuale sia gia' stato visto e applicato a lezione, ma, con l'avanzare della preparazione e della maturazione degli studenti, e' auspicabile che essi sappiano anche applicare i concetti della teoria MB a problemi nuovi e in ambiti diversi.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Il terzo, piu ambizioso obiettivo, e' quindi di trasmettere agli studenti la capacita' di pensare usando i concetti della teoria MB come strumento di "problem solving" in ambito fisico.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Alla chiarezza dei concetti acquisiti deve corrispondere anche la capacità dello studente di esprimere e raccontare in modo chiaro e diretto tali concetti.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone l'obiettivo di fornire le conoscenze necessarie dei principi di funzionamento della strumentazione impiegata nella ricerca e la diagnostica in biomedica. In particolare, gli studenti studiano le interazioni delle radiazioni ionizzanti e non ionizzanti con la materia e imparano a sfruttarle nelle tecniche di imaging. Verranno approfonditi i temi della radiografia e tomografia con i raggi X e gamma, con la risonanza magnetica e con gli ultrasuoni.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere fondamenti delle interazioni radiazione-mataria in biomedicina.
OF 2) Conoscere dei metodi fisici per le immagini e degli effetti biologici delle radiazioni in medicina.
OF 3) Comprendere metodi di ricostruzione delle immagini nella diagnostica e ricerca.
OF 4) Conoscere l’attrezzatura impiegato per le immagini in biomedicina.
OF 5) Comprendere rivelatori delle radiazioni in medicina.
….
B – Capacità applicative
OF 6) Saper dedurre risposta dei rivelatori impiegati in biomedicina.
OF 7) Risolvere problemi relativi interazione della radiazione ionizzanti e materia.
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per la diagnostica e ricerca nell’ambito sanitario.
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gi argomenti nell’ambito sanitario.
OF 10) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto relativo diagnostica per le immagini in biomedicina.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Possedere una conoscenza di base della scienza della complessità, ossia delle proprietà collettive che emergono con un gran numero di componenti in interazione tra loro (atomi, particelle o batteri in un contesto fisico o biologico, oppure persone, macchine o imprese in un contesto socio-economico).
OF 2) Comprendere i meccanismi alla base dell’emergere di proprietà macroscopiche complesse a partire dalla conoscenza dei meccanismi microscopici.
OF 3) Padroneggiare gli strumenti di base di uno scienziato della complessità: teoria dell’informazione, teoria delle reti, invarianza di scala e fenomeni critici, proprietà dei sistemi dinamici, modelli ad agenti.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper concepire modelli semplici per fenomenologie complesse.
OF 5) Saper affrontare, analiticamente o computazionalmente, problemi complessi, traducendo le domande di ricerca in concrete azioni di soluzione e verifica.
OF 6) Essere in grado di applicare le tecniche e i metodi appresi anche al di fuori degli ambiti trattati nel corso.
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di formalizzare i problemi e ottenere risultati e predizioni di crescente accuratezza.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare i fenomeni, anche mediante l’acquisizione di dati, che rientrano nell’ambito della complessità e indentificarne gli elementi essenziali.
OF 9) Essere in grado di sintetizzare le fenomenologie per riuscire a distillare domande pertinenti e rilevanti.
OF 10) Sapere identificare nuove direzioni di ricerca interessanti.
D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare in maniera semplice problematiche complesse focalizzando l’attenzione sugli elementi essenziali e svelando, per quanto possibile, le relazioni di causa-effetto.
OF 12) Saper organizzare una presentazione coerente, profonda eppure comprensibile.
OF 13) Saper esprimere i propri pensieri di modo da stimolare il lavoro di gruppo e le interazioni con i colleghi.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di consultare testi ed articoli di riferimento.
OF 15) Avere la capacità di valutare la rilevanza dei risultati, la loro collocazione nel panorama scientifico di riferimento e la loro potenziale importanza per gli argomenti di ricerca di interesse.
OF 16) Essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca, identificando gli obiettivi principali e i possibili percorsi per raggiungerli.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso è quello di illustrare le caratteristiche di alcuni tra i più noti modelli disordinati e di introdurre le approssimazioni e le tecniche analitiche che permettono il loro studio in meccanica statistica.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i principali modelli disordinati, quali i ferromagneti diluiti, i ferromagneti con campo esterno aleatorio e i vetri di spin.
OF 2) Comprendere i diversi comportamenti fisici che si presentano come conseguenza dell’introduzione del disordine “quenched” (rallentamento della dinamica, metastabilità, presenza di molti stati termodinamici).
OF 3) Conoscere le principali tecniche di meccanica statistica (approssimazioni di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) che permettono lo studio analitico dei modelli con disordine.

B – Capacità applicative
OF 4) Saper applicare una tecnica analitica (approssimazione di campo medio, metodo delle repliche e della cavità) ad una data hamiltoniana per studiare il suo comportamento fisico.

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di riconoscere a quale classe di sistemi disordinati appartenga una data hamiltoniana.

D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Saper esporre in forma orale gli argomenti del corso con un linguaggio non troppo tecnico che ne permetta la comprensione anche a chi il corso non lo ha ancora seguito.

E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Surface Physics and Nanostructures si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle proprietà di sistemi solidi al variare delle dimensioni e di comprendere le loro caratteristiche dal punto di vista dei gradi di libertà sia elettronici sia reticolari. Verranno analizzate poi le proprietà ottiche di sistemi semiconduttori nanostrutturati e proprietà magnetiche di sistemi metallici nanostrutturati.
Al termine del corso, gli studenti e le studentesse potranno trasporre le conoscenze della fisica dei solidi in 3D a sistemi bidimensionali e unidimensionali e avere una conoscenza approfondita degli argomenti di frontiera nelle nanoscienze. Queste acquisizioni saranno verificate grazie anche alla presentazione degli argomenti in seminari tenuti dagli studenti.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le proprietà dei sistemi solidi a bassa dimensione
OF 2) Comprendere l’effetto della dimensione ridotta
OF 3) Conoscere le tecniche più innovative per lo studio dei sistemi a bassa dimensione
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre le proprietà di una superficie o nanostruttura
OF 5) Saper individuare la tecnica utile a indagare una superficie o nanostruttura
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di comprendere autonomamente un esperimento su sistemi a bassa dimensione
OF 7) Integrare le conoscenze acquisite al fine di poter affrontare un problema scientifico legato ai sistemi a bassa dimensione
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le proprietà di un sistema a bassa dimensione
OF 9) Saper comunicare I vantaggi di una tecnica di indagine innovativa
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare letteratura scientifica specifica
OF 11) Avere la capacità di valutare la letteratura scientifica specifica
OF 12) Essere in grado di ideare e sviluppare un esperimento su sistemi a bassa dimensione

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi della teoria dei processi stocastici, discreti e continui, e della descrizione formale in termini di soluzione delle equazioni di Chapman-Kolmogorov, di Fokker-Planck e delle equazioni maestre.
OF 2) Comprendere le similitudine con le proprietà delle soluzioni di equazioni già note, come le eqauzioni di Schroedinger, e apprendere i metodi di risoluzione delle equazioni usando il calcolo operatoriale.
OF 3) Conoscere il formalismo dell’integrazione stocastica delle equazioni differenziali stocastiche e le sue connessioni alle equazioni differenziali alle derivate parziali di Fokker-Planck.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper dedurre le proprietà fisiche dei sistemi dall’analisi delle equazioni stocastiche.
OF 5) Saper applicare i metodi al calcolo dei tempi di primo passaggio, ed alle conseguenze della legge di Arrhenius sul rilassamento verso l’equilibrio di sistemi con potenziali complicati.
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche e metodi a sistemi di natura diversa, all’equilibrio e fuori equilibrio (liquidi viscosi, sistemi di onde, sistemi vetrosi, laser).
C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine dell’applicazione a contesti anche non esplicitamente trattati durante il corso.
OF 8) Integrare le conoscenze acquisite con quelle pregresse, formalizzando conoscenze già note e facendo collegamenti a casi più complessi.
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare oralmente un procedimento di dimostrazione o di applicazione valutando quali sono i passi intermedi rilevanti ed il loro significato.
E - Capacità di apprendere
OF 10) Avere la capacità di consultare diversi testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.
OF 11) Avere la capacità di valutare l’efficacia dei vari approcci studiati a seconda dei problemi trattati.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso e' quello di introdurre le nozioni di base della teoria moderna della gravitazione e delle sue piu' importanti implicazioni concettuali e astrofisiche.

Alla fine del corso lo studente dovra' 1) aver appreso gli strumenti di geometria differenziale che consentono di formulare le equazioni di Einstein e di derivarne le predizioni. 2) Aver compreso qual e' il ruolo del principio di equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale nella formulazione della teoria e perche' il campo gravitazionale agisca modificando la geometria dello spaziotempo.
3) Aver capito come utilizzare le simmetrie di un problema fisico per semplificare le equazioni di Einstein e consentire di trovare soluzioni. 4) Aver capito come si deriva la soluzione che descrive il
campo all'esterno di un corpo non rotante e a simmetria sferica (soluzione di Schwarzschild) e come e perche' questa soluzione possa anche descrivere un buco nero non rotante. 5) Aver appreso come si ricavano alcune delle principali predizioni della Relativita' Generale attraverso lo studio delle equazioni delle geodetiche che descrivono il moto di particelle libere in un campo gravitazionale. 6) Aver capito come si risolvono le Equazioni di Einstein nel limite di campo debole, per mostrare che le perturbazioni di uno spaziotempo si propagano come onde gravitazionali.

Alla fine del corso lo studente dovra' essere quindi in grado di:
1) saper calcolare come si trasformano vettori, uno-forme e tensori quando si cambia il sistema di riferimento; saper calcolare le derivate covarianti di questi oggetti geometrici e saper risolvere
esercizi che li coinvolgano in equazioni tensoriali.
2) saper calcolare come varia un vettore quando lo si trasporta parallelamente lungo un cammino in spaziotempo curvo, e saper derivare il tensore di curvatura utilizzando questa operazione.
3) saper derivare le equazioni di Einstein.
4) saper ricavare e interpretare alcuni degli effetti piu' importanti predetti dalla Relativita' Generale: redshift gravitazionale, deflessione della luce, precessione del perielio di Mercurio, esistenza delle onde gravitazionali.

Questo corso introduce il concetto fondamentale di spaziotempo curvo legato all'esistenza di un campo gravitazionale e spiega gli aspetti piu' importanti della rivoluzione scientifica operata dalla teoria di Einstein. Come tale e' quindi un corso di base per la laurea magistrale in Astronomia e Astrofisica, ma fa anche parte del bagaglio di cultura generale di un fisico moderno.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti della geometria differenziale
OF 2) Conoscere i fondamenti della Relativita’ Generale e i suoi concetti piu’ rilevanti, fra cui quello di buco nero e le onde gravitazionali
OF 3) Conoscere ed interpretare le applicazioni osservative della teoria
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di svolgere calcoli analitici di geometria differenziale
OF 5) Saper ricavare le equazioni di Einstein per il campo gravitazionale
OF 6) Saper ricavare e interpretare alcuni degli effetti piu' importanti predetti dalla Relativita' Generale
OF 7) Saper calcolare il moto geodetico nello spaziotempo di un buco nero
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Comprendere a fondo il concetto di spaziotempo curvo, di cambio di coordinate, e le consequenze dei principi di Equivalenza e di Covarianza Generale
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper presentare in forma scritta e orale le derivazioni principali riguardanti formule e teoremi di geometria differenziale
OF 10) Saper presentare in forma scritta e orale le derivazioni principali riguardanti la Relativita’ Generale: equazioni di Einstein, moto geodetica, metrica di un buco nero, onde gravitazionlai
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di applicare le conoscenze del corso anche per comprendere e derivare argomenti piu’ avanzati

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è l'apprendimento delle evidenze sperimentali e delle
metodologie che hanno condotto alla formulazione del Modello Standard
(SM) della fisica delle particelle elementari, dall'inizio della
disciplina negli anni 30 e 40 del secolo scorso fino alla formulazione
dello SM. Il corso è strettamente legato ai corsi teorici del primo
semestre e a quello annuale di Laboratorio.

Alla fine del corso gli studenti dovranno:
1) conoscere e saper discutere i concetti fondamentali dello SM
2) conoscere gli esperimenti fondamentali che hanno permesso di
sviluppare lo SM
3) avere compreso le principali metodologie della fisica sperimentale
delle particelle, sia gli aspetti tecnologici, sia quelli statistici.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

Questo corso introdurrà lo studente ai concetti, alle idee e agli strumenti più importanti della teoria quantistica dei campi che è diventato il linguaggio universale per descrivere tutte le forze fondamentali in natura.
Lo studente capirà come costruire teorie di campo, quantizzarle in presenza di interazioni e come applicare tecniche avanzate di regolarizzazione e rinormalizzazione.
Il corso includerà la struttura matematica delle teorie di gauge non abeliane e il loro ruolo nella nostra attuale comprensione delle forze fondamentali.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione

L'obiettivo è che gli studenti sviluppino una comprensione critica degli argomenti trattati durante il corso, sia per quanto riguarda gli aspetti puramente teorici che in relazione alle applicazioni ai diversi fenomeni fisici, e che sviluppino un'adeguata conoscenza dei metodi applicati nella fisica teorica, con particolare riferimento alle metodologie abitualmente utilizzate per condurre ricerche in questo settore.

B – Capacità applicative

Oltre alla comprensione degli argomenti e dei metodi utilizzati durante le lezioni, uno degli obiettivi del corso è quello di consentire agli studenti di applicare gli stessi metodi a nuovi problemi, siano essi di studio o di ricerca.

C - Autonomia di giudizio

Uno degli obiettivi principali del corso è che gli studenti sviluppino capacità critiche rispetto agli argomenti trattati. Spesso sono incoraggiati a seguire altri percorsi (oltre a quelli seguiti durante le lezioni) per il raggiungimento dei risultati, oppure a proporre interpretazioni o letture differenti da quelle presentate dal docente dei risultati stessi. Spesso durante le lezioni agli studenti viene chiesto di dare suggerimenti o fare preventivi in relazione a calcoli specifici, con l'obiettivo di favorire la loro autonomia di pensiero e la loro capacità di operare delle scelte di fronte a passaggi delicati.

D - Communication skills

Il corso si propone di aumentare le capacità comunicative degli studenti, fornendo loro strumenti metodologici che consentano di migliorare la capacità di discutere in modo originale argomenti relativi agli aspetti teorici e applicativi della teoria quantistica dei campi.

E - Capacità di apprendere

Uno degli obiettivi più importanti del corso è quello di fornire agli studenti una metodologia che permetta loro di avere accesso ad un continuo aggiornamento delle conoscenze, cercando in particolare di aumentare la loro capacità di confrontarsi con la letteratura specialistica.

Obiettivi formativi

Il principale obiettivo di Object Oriented Programming for Data Processing è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito dell’analisi dati nella ricerca attuale.

Il corso mira a familiarizzare gli studenti con le moderne tecniche di programmazione usate nell'analisi dati. Nella prima parte del corso, sarà presentato il C++ e la programmazione object-oriented e saranno risolti problemi di fisica con i Strategy and Composition patterns. Sarà discusso ROOT ed usato per l'analisi dei dati e l'immagazzinamento persistente di dati. Nella seconda parte del corso verrà introdotto il Python ed i package NumPy e SciPy. Il package MatPlotLib verrà usato per la visualizzazione ed animazione dei dati.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere programmazione orientata ad oggetti
OF 2) Comprendere il polimorfismo e le sue applicazioni in problemi di fisica
OF 3) Usare librerie di ROOT per analisi dati
OF 4) Conoscere gli ingredienti base per simulazione numerica di processi fisici
OF 5) Comprendere le principali caratteristiche di Python per analisi dati
OF 6) Conoscere le nozioni base di Machine Learning ed applicazioni

B – Capacità applicative
OF 7) Implementare classi polimorfiche per nozioni di fisica
OF 8) Realizzare simulazioni numeriche tramite uso di classi polimorfiche ed oggetti
OF 9) Fare analisi dati con ROOT e usare classi per graficare e interpolazioni di dati in C++
OF 10) Usare Jupyter Notebook e i pacchetti SciPy, Numpy e Matplotlib per simulazioni numeriche ed analisi dati con Python

C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite in analisi dati e simulazioni numeriche anche in altri ambiti di fisica ed in contesti commerciali ed industriali
OF 12) Essere in gradi di applicare tecniche di Machine Learning in Python a problemi di fisica

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) essere in grado di illustrare il concetto di polimorfismo con esempi applicati in fisica

E - Capacità di apprendere
OF 13) Essere in grado di approfondire aspetti più avanzati di programmazione ad oggetti in autonomia
OF 14) Essere in gradi di realizzare simulazioni numeriche per processi fisici più complessi come quelli trattati nei corsi di Laboratorio di Fisica
OF 15) Essere in grado di fare analisi dati ed interpolazioni numeriche nei corsi di Laboratorio di Fisica

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso e' quello di introdurre le nozioni di base della teoria moderna della gravitazione e delle sue piu' importanti implicazioni concettuali e astrofisiche.

Alla fine del corso lo studente dovra' 1) aver appreso gli strumenti di geometria differenziale che consentono di formulare le equazioni di Einstein e di derivarne le predizioni. 2) Aver compreso qual e' il ruolo del principio di equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale nella formulazione della teoria e perche' il campo gravitazionale agisca modificando la geometria dello spaziotempo.
3) Aver capito come utilizzare le simmetrie di un problema fisico per semplificare le equazioni di Einstein e consentire di trovare soluzioni. 4) Aver capito come si deriva la soluzione che descrive il
campo all'esterno di un corpo non rotante e a simmetria sferica (soluzione di Schwarzschild) e come e perche' questa soluzione possa anche descrivere un buco nero non rotante. 5) Aver appreso come si ricavano alcune delle principali predizioni della Relativita' Generale attraverso lo studio delle equazioni delle geodetiche che descrivono il moto di particelle libere in un campo gravitazionale. 6) Aver capito come si risolvono le Equazioni di Einstein nel limite di campo debole, per mostrare che le perturbazioni di uno spaziotempo si propagano come onde gravitazionali.

Alla fine del corso lo studente dovra' essere quindi in grado di:
1) saper calcolare come si trasformano vettori, uno-forme e tensori quando si cambia il sistema di riferimento; saper calcolare le derivate covarianti di questi oggetti geometrici e saper risolvere
esercizi che li coinvolgano in equazioni tensoriali.
2) saper calcolare come varia un vettore quando lo si trasporta parallelamente lungo un cammino in spaziotempo curvo, e saper derivare il tensore di curvatura utilizzando questa operazione.
3) saper derivare le equazioni di Einstein.
4) saper ricavare e interpretare alcuni degli effetti piu' importanti predetti dalla Relativita' Generale: redshift gravitazionale, deflessione della luce, precessione del perielio di Mercurio, esistenza delle onde gravitazionali.

Questo corso introduce il concetto fondamentale di spaziotempo curvo legato all'esistenza di un campo gravitazionale e spiega gli aspetti piu' importanti della rivoluzione scientifica operata dalla teoria di Einstein. Come tale e' quindi un corso di base per la laurea magistrale in Astronomia e Astrofisica, ma fa anche parte del bagaglio di cultura generale di un fisico moderno.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti della geometria differenziale
OF 2) Conoscere i fondamenti della Relativita’ Generale e i suoi concetti piu’ rilevanti, fra cui quello di buco nero e le onde gravitazionali
OF 3) Conoscere ed interpretare le applicazioni osservative della teoria
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di svolgere calcoli analitici di geometria differenziale
OF 5) Saper ricavare le equazioni di Einstein per il campo gravitazionale
OF 6) Saper ricavare e interpretare alcuni degli effetti piu' importanti predetti dalla Relativita' Generale
OF 7) Saper calcolare il moto geodetico nello spaziotempo di un buco nero
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Comprendere a fondo il concetto di spaziotempo curvo, di cambio di coordinate, e le consequenze dei principi di Equivalenza e di Covarianza Generale
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper presentare in forma scritta e orale le derivazioni principali riguardanti formule e teoremi di geometria differenziale
OF 10) Saper presentare in forma scritta e orale le derivazioni principali riguardanti la Relativita’ Generale: equazioni di Einstein, moto geodetica, metrica di un buco nero, onde gravitazionlai
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di applicare le conoscenze del corso anche per comprendere e derivare argomenti piu’ avanzati

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

L'obiettivo principale del corso è introdurre gli studenti alla teoria matematica delle rappresentazioni dei gruppi (gruppi discreti e gruppi di Lie compatti), integrandola in un approccio fisico-matematico ed enfatizzando il ruolo delle rappresentazioni delle simmetrie in termini di stati o di osservabili della teoria fisico-matematica. Questo approccio permette un immediato confronto tra teorie classiche (parentesi di Poisson) e teorie quantistiche (commutatori).

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF1) Conoscere i concetti fondamentali della teoria dei gruppi finiti e dei gruppi di Lie matriciali, e delle relative rappresentazioni lineari, unitarie e proiettive.
OF2) Conoscere la struttura matematica dei gruppi di Lie che appaiono più comunemente nelle teorie fisiche, e capire la relazione tra tali gruppi e le simmetrie della teoria.
OF3) Comprendere il ruolo delle simmetrie e dei gruppi di Lie nella formulazione delle teorie di campo (relativistiche).
OF4) Comprendere il linguaggio matematico delle forme differenziali, e la riformulazione mediante forme differenziali dell'elettromagnetismo.

B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare le relazioni di commutazione tra i generatori dell'algebra di Lie di un dato gruppo di Lie; essere in grado di calcolare esplicitamente tali relazioni nel caso del gruppo delle rotazioni, del gruppo di Poincaré e del gruppo SU(3).
OF 6) Essere in grado di calcolare il prodotto tensoriale di due rappresentazioni del gruppo delle rotazioni, applicando il teorema di Wigner Eckart; essere in grado di applicare tali conoscenze alla fisica dei sistemi composti (es: molecole).
OF7) Essere in grado di determinare se una data forma differenziale è chiusa o esatta; essere in grado di tradurre i concetti relativi alle forme differenziali negli analoghi concetti classici (gradiente, rotore, divergenza) e viceversa.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere capaci di leggere criticamente un testo avanzato sulle simmetrie.
OF 9) Essere capaci di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto di diverse teorie fisiche, in connessione – ad esempio - con la fisica delle alte energie e con la fisica dello stato solido.

D– Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare i temi legati alle simmetrie dei sistemi fisici, utilizzando in modo appropriato il linguaggio delle forme differenziali e dei gruppi di Lie.

E - Capacità di apprendere
OF 11) Capacità di consultare testi di livello avanzato e articoli scientifici, che abitualmente utilizzano il linguaggio matematico delle forme differenziali e dei gruppi di Lie.
OF 12) Capacità di "costruire" una teoria fisica implementando le simmetrie del sistema fisico sotto indagine, attraverso l'utilizzo di gruppi e algebre di Lie.

Obiettivi formativi

Il Corso si propone di fornire le basi della Fisica Nucleare moderna, senza dimenticare i molteplici legami con altri campi della Fisica sia al livello fondamentale (dalla l'evoluzione stellare alla ricerca di segnali di nuova Fisica) e sia al livello applicativo (dalle applicazioni in campo medico a quelle in campo ambientale e dei beni culturali). L'esame finale comprendera`, oltre all'esame orale, la discussione di una tesina, con presentazione di una ventina di slides, su un argomento scelto tra quelli proposti, permettendo allo studente di approfondire un particolarecampo di interesse.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Partendo dalla neurobiologia del sistema nervoso si concentrerà prima sui meccanismi che regolano le proprietà elettro-chimiche delle cellule nervose e delle loro connessioni fino a studiare la dinamica di popolazioni di reti di neuroni. La conoscenza acquisita sarà sulla fisica nonlineare e statistica di questo sistema confrontandola con il dato sperimentale.
OF 2) Gli studenti svilupperanno le competenze applicabili in generale nel campo della fisica teorica dei sistemi complessi e delle dinamiche nonlineari.
B – Capacità applicative
OF 3) Lo studente sarà in grado di comprendere le dinamiche di popolazioni neuronali alla base delle funzioni cognitive quali la decisione percettiva e la memoria a breve termine.
OF 4) Lo studente sarà in grado di applicare tecniche/metodi di analisi dei dati elettrofisiologici.
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Grazie alla frequenza delle lezioni e alla regolare interazione durante le lezioni medesime, lo
studente svilupperà un’adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di interfacciarsi
costantemente con il docente ed analizzare criticamente le informazioni apprese.
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Le competenze sulla neurobiologia del sistema nervoso consentiranno allo studente di affrontare interazioni con ambienti diversi da quello della fisica mettendolo nelle condizioni di avviare interazioni multidisciplinare nell’ambito delle scienze della vita.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Lo studente avrà la capacità di valutare e risolvere varie problematiche di analisi dei dati e fisica dei sistemi complessi.
OF 8) Le conoscenze aquisite consentiranno allo studente di affrontare lo studio di articoli interdisciplinari sui fenomeni fisici alla base del comportamento del sistema nervoso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere gli elementi dell’architettura hardware e software dei calcolatori elettronici e comprendere il modo in cui questi interagiscono.
OF 2) Conoscere le tecniche per lo sviluppo di codice ottimizzato tenendo conto delle caratteristiche architetturali della piattaforma di esecuzione.
OF 3) Conoscere i fondamenti della progettazione logica dei circuiti digitali usando linguaggi di descrizione hardware (VHDL)
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di valutare le prestazioni relative all’esecuzione di un codice su una determinata architettura di calcolo.
OF 5) Essere in grado di sviluppare codice scientifico ottimizzato per una determinata architettura di calcolo.
OF 6) Essere in grado di selezionare l’architettura di calcolo più indicata per l’esecuzione di una determinata applicazione.
OF 7) Essere in grado di implementare un circuito per mezzo di codice VHDL e di simulare la sua risposta.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per le necessità di calcolo nella Fisica Sperimentale o Teorica.
D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF 9) Essere in grado di tenersi aggiornati rispetto agli sviluppi delle architetture dei calcolatori elettronici

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso tratterà la fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle. Introdurrà le tecniche sperimentali utilizzate in fisica nucleare, sub-nucleare e nella fisica applicata, e descriverà il layout e la funzionalità degli esperimenti moderni. Verranno trattati anche la storia, i principi di funzionamento dei moderni acceleratori di particelle e le loro applicazioni nella fisica nucleare, subnucleare e medica.

Mediante lezioni in aula, seminari dedicati tenuti da esperti ed esercitazioni hands-on, il corso Detectors and Accelerators in Particle Physics si propone:
- di approfondire la conoscenza delle interazioni delle particelle elementari con la materia;
- di analizzare il funzionamento dei vari rivelatori usati per la rivelazione delle particelle elementari in fisica nucleare e subnucleare;
- di esaminare alcuni esperimenti attuali di maggior interesse;
- di fornire un’introduzione alla fisica degli acceleratori di particelle presentando anche progetti futuri;
- di insegnare a progettare e simulare semplici setup sperimentali utilizzando la libreria software Geant4.

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato familiarità con i moderni metodi di rivelazione e accelerazione di particelle. Avranno acquisito le basi per comprendere le motivazioni e il funzionamento delle varie parti di un esperimento di fisica delle alte energie o strumentazione per il controllo dei fasci nei laboratori di fisica medica. Ciò comprende la capacità di dimensionare e selezionare i rivelatori più adatti agli scopi degli esperimenti da esaminare o da progettare.
Sapranno descrivere misure di ionizzazione, posizione, energia, tempo, e quantità di moto delle particelle, nonché identificarne la tipologia. Svilupperanno competenza nell’estrarre in modo rapido e critico informazioni da libri e pubblicazioni specialistiche nel campo dei rivelatori e acceleratori.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti di fisica dei rivelatori di particelle
OF 2) Conoscere i fondamenti della fisica degli acceleratori di particelle
OF 3) Comprendere il linguaggio della fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle
B – Capacità applicative
OF 4) Capacità di progettare, dimensionare e scegliere i rivelatori adatti per uno specifico esperimento di fisica delle particelle
OF 5) Capacità di realizzare un semplice setup di simulazione con Geant4 di un rivelatore di particelle
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un rivelatoreper la fisica delle paricelle
OF 7) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un acceleratore di particelle
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Essere in grado di comunicare con chiarezza il funzionamento e proprietà di un rivelatore di particelle e di un acceleratore di particelle, e la loro applicabilità in contesti realistici
OF 9) Essere in grado di motivare le scelte architetturali alla base del Progetto di uno specifico rivelatore o acceleratore di particelle
E - Capacità di apprendere
OF 10) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 11) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: acquisire conoscenze sugli argomenti fondamentali della Fisica Matematica e sui metodi matematici relativi.
Obiettivi specifici:
Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente conoscerà le basi della teoria dei sistemi dinamici, la struttura matematica del formalismo hamiltoniano e della teoria delle perturbazioni, i metodi di base per lo studio dal punto di vista della Fisica Matematica di alcuni aspetti della Fisica Moderna (Meccanica Statistica o Meccanica Quantistica).
Applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che abbiano superato l'esame saranno in grado di: i) studiare problemi di stabilità dell’equilibrio; ii) utilizzare il metodo di Hamilton-Jacobi per la determinazione di integrali primi; iii) portare in variabili azione-angolo un sistema hamiltoniano integrabile; iv) applicare la teoria delle perturbazioni e i metodi ad essa collegati a specifici problemi fisici ottenendo informazioni qualitative e quantitative sul moto; v) affrontare in modo rigoroso alcuni problemi di Meccanica Statistica o di Meccanica Quantistica.
Capacità critiche e di giudizio: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno le basi per riconoscere un approccio di tipo fisico-matematico ai problemi e analizzare analogie e differenze rispetto all'approccio tipico della Fisica Teorica
Capacità comunicative: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno maturato la capacità di comunicare concetti, idee e metodologie della fisica matematica.
Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o
impartito in altri insegnamenti, relativo ad aspetti più specialistici dei metodi della fisica matematica.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Scopo del corso è approfondire aspetti teorici della teoria della gravità di Einstein e le sue applicazioni più importanti: la fenomenologia delle sorgenti di onde gravitazionali, la struttura e proprietà delle stelle di neutroni e dei buchi neri.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere il formalismo di quadrupolo, e sapere come la reazione di radiazione gravitazionale modifica l’evoluzione di un sistema binario di stelle compatte e di una stella compatta rotante
OF 2) Sapere quali grandezze si possono misurare utilizzando la rivelazione delle onde
gravitazionali.
OF 3) Conoscere le fasi finali dell'evoluzione di una stella a seconda della sua massa, quale sia la struttura di una nana bianca, il concetto di massa critica.
OF 4) Sapere come le equazioni della Termodinamica vadano modificate in Relatività Generale.
OF 5) Sapere come si determina la struttura delle stelle di neutroni utilizzando la teoria della Relatività Generale
OF 6) Aver compreso la complessa fenomenologia associata al moto dei corpi attorno a un buco nero rotante e quali fenomeni astrofisici coinvolga.
OF 7) Sapere come le equazioni di Einstein si possano derivare attraverso un formalismo variazionale.
OF 8) Saper derivare le equazioni delle geodetiche di un buco nero rotante di Kerr e discuterne le caratteristiche nel piano equatoriale, sia per geodetiche di particelle massive che a massa nulla.
OF 9) Aver compreso il processo di estrazione di energia da un buco nero rotante (processo di Penrose).

B – Capacità applicative
OF 10) Saper applicare il formalismo di quadrupolo per determinare le forme d’onda gravitazionale emesse da una sorgente in regime di piccole velocità e campo debole. Saper calcolare, in particolare, la forma d’onda gravitazionale emessa da sistemi binari formati da stelle di neutroni e buchi neri, e da stelle di neutroni rotanti.
OF 11) Saper ricavare, data l'equazione di stato per la materia nucleare, la struttura interna di una stella di neutroni integrando le equazioni di Einstein; saper calcolare la massa e il raggio della stella per una data densità centrale.
OF 12) Saper discutere un diagramma massa-raggio o massa-densità centrale,
individuando le regioni di instabilità della stella.
C - Autonomia di giudizio
OF 13) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite in corsi avanzati di Fisica Teorica, quali Gravità Quantistica, Teorie Alternative della Gravitazione, Teoria delle Stringhe.
OF 14) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite in corsi avanzati di Astrofisica Relativistica
D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF 15) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone l'obiettivo di fornire un panorama il più completo possibile sui risultati più recenti e importanti nel campo della cosmologia teorica e sperimentale. In particolare verranno discusse le tre evidenze osservative principali per lo scenario del Big Bang: la recessione delle galassie, la nucleosintesi primordiale e la radiazione di fondo cosmico. Una significativa parte del programma sarà rivolta allo studio delle anisotropie delle radiazione di fondo cosmico.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Capacità di derivare le equazioni di Friedmann a partire dalla elatività generale e dalla metrica FRW.
OF 2) Comprendere i metodi osservativi che hanno permesso una verifica del modello cosmologico attuale.
OF 3) Individuare le problematiche attuali del modello e discutere i possibili sviluppi futuri.
B – Capacità applicative
OF 4) Saper determinare il valore di alcuni parametri cosmologici a partire da diverse osservabili cosmologiche.
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di comprendere quali siano le caratteristiche fondamentali che una teoria cosmologica debba possedere per avere un buon accordo con le osservazioni attuali.
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI
Il corso è una introduzione alla simmetria SU(3) nella costruzione del modello a quark e della cromodinamica quantistica (QCD). La seconda parte è dedicata alla fisica dei collisori, dallo studio dei processi di `deep inelastic scattering` alla fisica di LHC. La terza parte è più specificatamente sulla QCD. Nonostante la complessità degli argomenti trattati, si mira a che lo studente acquisisca dimestichezza con i metodi base e le tecniche proprie della teoria della simmetria e del calcolo dei processi elementari in QCD.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i metodi per la costruzione delle rappresentazioni di SU(3) (e SU(2))
OF 2) Comprendere il ruolo della simmetria nella costruzione delle teorie
OF 3) Conoscere i metodi di calcolo dei processi elementari in QCD
OF 4) Conoscere le basi della fisica teorica dei collider adronici
B – Capacità applicative
OF 5) Calcolo dei prodotti di Kronecker di rappresentazioni, dei Casimir e dei fattori di colore, e costruzione delle rappresentazioni di SU(3) con metodi tensoriali e tavole di Young.
OF 6) Calcolo di processi di diffusione in QCD
OF 7) Calcolo di ampiezze a loop in QCD con i metodi della regolarizzazione dimensionale e della rinormalizzazione con i controtermini.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di usare le conoscenze e i metodi acquisiti per comprendere gli sviluppi nella fisica teorica moderna, al di la degli argomenti trattati nei corsi.
OF 9) Essere in grado di fare stime per ordini di grandezza e di usare l’analisi dimensionale.

D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper discutere di argomenti sulle simmetrie unitarie e la fisica dei collider con rigore e comprensione delle approssimazioni in uso.

E - Capacità di apprendere
OF 11) Sviluppare la capacità di accedere con autonomia alla letteratura scientifica (testi e pubblicazioni) più avanzata e di usare alcuni strumenti informatici di calcolo, quali ad esempio FORM e Mathematica.
OF 12) Essere in grado di districarsi fra le varie convenzioni e notazioni usate nella letteratura, come le diverse definizioni della matrici gamma in uso o le diverse definizioni della metrica.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

ITALIANO
Conoscenza e capacità di comprensione:
Il corso, partendo dai principi generali dell'analisi dei dati, esplorerà le tecniche fondamentali e le loro applicazioni in diversi contesti scientifici. Verranno trattati metodi di analisi statistica, modellizzazione e interpretazione dei dati, con particolare attenzione alle applicazioni nel campo della ricerca sulle onde gravitazionali. Gli studenti acquisiranno le competenze per applicare le nozioni apprese in modo rigoroso, non solo nello studio delle onde gravitazionali, ma anche in ambiti scientifici diversi, affrontando l'analisi dei dati in modo versatile e applicabile a vari settori della ricerca.

Autonomia di Giudizio:
Grazie alla partecipazione attiva alle lezioni e all'interazione continua con il docente, gli studenti svilupperanno una solida autonomia di giudizio, avendo l'opportunità di confrontarsi costantemente con il materiale e di analizzare criticamente le informazioni acquisite.

Abilità Comunicative, Capacità di Apprendimento:
L'acquisizione di competenze e strumenti per una comunicazione efficace sarà valutata sia durante le lezioni frontali che attraverso la prova finale, favorendo lo sviluppo delle capacità comunicative di ogni studente.

Obiettivi formativi

CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al completamento del corso lo studente conoscerà i principi della relatività ristretta, con particolare riferimento al legame con la meccanica classica, l’elettromagnetismo, le trasformazioni dei campi tra sistemi di riferimento inerziali, i principi su cui si basano i moderni acceleratori di particelle, il moto relativistico di cariche in campi elettrici e magnetici e il funzionamento di acceleratori lineari, ciclotroni e sincrotroni
CAPACITA’ APPLICATIVE:
Lo studente sarà in grado di progettare in maniera schematica alcuni dispositivi utilizzati negli acceleratori, come ad esempio i quadrupoli, e discutere il moto delle cariche in questi dispositivi
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente sarà in grado di determinare i principi di funzionamento di un acceleratore circolare grazie ai concetti acquisiti di moto di betatrone e sincrotrone e di utilizzare in maniera indipendente il codice di simulazione ASTRA (A Space Charge Tracking Algorithm).
ABILITA’ DI COMUNICAZIONE
Lo studente sarà in grado di trattare argomenti legati agli acceleratori di particelle utilizzando termini e concetti tipici di questo settore

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso tratterà la fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle. Introdurrà le tecniche sperimentali utilizzate in fisica nucleare, sub-nucleare e nella fisica applicata, e descriverà il layout e la funzionalità degli esperimenti moderni. Verranno trattati anche la storia, i principi di funzionamento dei moderni acceleratori di particelle e le loro applicazioni nella fisica nucleare, subnucleare e medica.

Mediante lezioni in aula, seminari dedicati tenuti da esperti ed esercitazioni hands-on, il corso Detectors and Accelerators in Particle Physics si propone:
- di approfondire la conoscenza delle interazioni delle particelle elementari con la materia;
- di analizzare il funzionamento dei vari rivelatori usati per la rivelazione delle particelle elementari in fisica nucleare e subnucleare;
- di esaminare alcuni esperimenti attuali di maggior interesse;
- di fornire un’introduzione alla fisica degli acceleratori di particelle presentando anche progetti futuri;
- di insegnare a progettare e simulare semplici setup sperimentali utilizzando la libreria software Geant4.

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato familiarità con i moderni metodi di rivelazione e accelerazione di particelle. Avranno acquisito le basi per comprendere le motivazioni e il funzionamento delle varie parti di un esperimento di fisica delle alte energie o strumentazione per il controllo dei fasci nei laboratori di fisica medica. Ciò comprende la capacità di dimensionare e selezionare i rivelatori più adatti agli scopi degli esperimenti da esaminare o da progettare.
Sapranno descrivere misure di ionizzazione, posizione, energia, tempo, e quantità di moto delle particelle, nonché identificarne la tipologia. Svilupperanno competenza nell’estrarre in modo rapido e critico informazioni da libri e pubblicazioni specialistiche nel campo dei rivelatori e acceleratori.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti di fisica dei rivelatori di particelle
OF 2) Conoscere i fondamenti della fisica degli acceleratori di particelle
OF 3) Comprendere il linguaggio della fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle
B – Capacità applicative
OF 4) Capacità di progettare, dimensionare e scegliere i rivelatori adatti per uno specifico esperimento di fisica delle particelle
OF 5) Capacità di realizzare un semplice setup di simulazione con Geant4 di un rivelatore di particelle
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un rivelatoreper la fisica delle paricelle
OF 7) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un acceleratore di particelle
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Essere in grado di comunicare con chiarezza il funzionamento e proprietà di un rivelatore di particelle e di un acceleratore di particelle, e la loro applicabilità in contesti realistici
OF 9) Essere in grado di motivare le scelte architetturali alla base del Progetto di uno specifico rivelatore o acceleratore di particelle
E - Capacità di apprendere
OF 10) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 11) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

Lo scopo del corso è l'apprendimento delle evidenze sperimentali e delle
metodologie che hanno condotto alla formulazione del Modello Standard
(SM) della fisica delle particelle elementari, dall'inizio della
disciplina negli anni 30 e 40 del secolo scorso fino alla formulazione
dello SM. Il corso è strettamente legato ai corsi teorici del primo
semestre e a quello annuale di Laboratorio.

Alla fine del corso gli studenti dovranno:
1) conoscere e saper discutere i concetti fondamentali dello SM
2) conoscere gli esperimenti fondamentali che hanno permesso di
sviluppare lo SM
3) avere compreso le principali metodologie della fisica sperimentale
delle particelle, sia gli aspetti tecnologici, sia quelli statistici.

Obiettivi formativi

ITALIANO
Conoscenza e capacità di comprensione:
Il corso, partendo dai principi generali dell'analisi dei dati, esplorerà le tecniche fondamentali e le loro applicazioni in diversi contesti scientifici. Verranno trattati metodi di analisi statistica, modellizzazione e interpretazione dei dati, con particolare attenzione alle applicazioni nel campo della ricerca sulle onde gravitazionali. Gli studenti acquisiranno le competenze per applicare le nozioni apprese in modo rigoroso, non solo nello studio delle onde gravitazionali, ma anche in ambiti scientifici diversi, affrontando l'analisi dei dati in modo versatile e applicabile a vari settori della ricerca.

Autonomia di Giudizio:
Grazie alla partecipazione attiva alle lezioni e all'interazione continua con il docente, gli studenti svilupperanno una solida autonomia di giudizio, avendo l'opportunità di confrontarsi costantemente con il materiale e di analizzare criticamente le informazioni acquisite.

Abilità Comunicative, Capacità di Apprendimento:
L'acquisizione di competenze e strumenti per una comunicazione efficace sarà valutata sia durante le lezioni frontali che attraverso la prova finale, favorendo lo sviluppo delle capacità comunicative di ogni studente.

Obiettivi formativi

Il corso di Computational Statistical Mechanics si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.

OBIETTIVI
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le principali tecniche per effettuare simulazioni al calcolatore.
OF 2) Conoscere la programmazione a oggetti con l’applicazione al calcolo scientifico.
OF 3) Conoscere i più comuni metodi di analisi dei dati prodotti dalle simulazioni.
OF 4) Comprendere i dati prodotti dalle simulazioni.

B – Capacità applicative
OF 5) Saper implementare un proprio codice di simulazione.
OF 6) Saper utilizzare le simulazioni per ottenere informazioni sulle proprietà fisiche dei sistemi studiati.
OF 7) Essere in grado di scrivere i codici per analizzare i dati prodotti dalle simulazioni.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare criticamente i risultati di “esperimenti numerici”.
OF 9) Integrare autonomamente le conoscenze acquisite al fine di affrontare nuovi problemi che richiedano ulteriori tecniche numeriche.
OF 10) Saper individuare la tecnica migliore per risolvere e studiare un problema fisico numericamente.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare con chiarezza a specialisti e non i risultati ottenuti
tramite manoscritti e presentazioni.
OF 12) Saper discutere in maniera chiara un argomento scientifico.
OF 13) Saper riprodurre i calcoli relativi ad un determinato argomento scientifico in maniera critica e consapevole.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di imparare nuovi algoritmi e tecniche numeriche attingendo dalla letteratura scientifica.
OF 15) Essere in grado di ideare e sviluppare un proprio progetto che consista nella scrittura di un codice di simulazione o nell’implementazione di una tecnica numerica.
OF 16) Saper superare difficoltà e imprevisti nell’implementazione di tecniche numeriche tramite idee e soluzioni originali.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso “Computational Solid State Physics” è quello di fornire sia le conoscenze di base teoriche, sia una diretta conoscenza pratica dei due principali approcci numerici in uso per la soluzione del problema quantistico a molti corpi in materia condensata:
a) la teoria del funzionale densità, che permette di ottenere predizioni da principi primi di stati elettronici, energie strutturali e forze interatomiche in molecole e solidi;
b) i diversi metodi di Monte Carlo quantistico --- variazionale, diffusivo, basato sul path-integral --- che possono essere applicati allo studio numerico di sistemi quantistici a molti corpi (l'elio liquido o solido, il gas di elettroni, elettroni in atomi e molecole).
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria Hartree-Fock (H-F).
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria del Funzionale Densità (DFT).
OF 3) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria dello Pseudopotenziale (PPT)
OF 4) Conoscere e comprendere la teoria DFT+PPT dei sistemi cristallini
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo Monte Carlo (MC) variazionale per particelle identiche
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo “projection MC” per particelle identiche
OF 7) Conoscere e comprendere il metodo MC degli integrali su cammino (PIMC)
OF 8) Conoscere e comprendere il “problema del segno” per sistemi a molti fermioni identici
B – Capacità applicative
OF 9) Applicare DFT+PPT a sistemi di stato solido semplici (software Quantum Espresso)
OF 10) Applicare i diversi metodi Monte Carlo quantistici a sistemi semplici di molti bosoni o molti fermioni identici (scrittura di semplici codici C e uso di grandi codici FORTRAN pre-esistenti)
C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di valutare, per un solido o un fluido quantistico reale, quale o quali teorie e algoritmi presentati nel corso si adattano alla descrizione e/o predizione di quali proprietà fisiche
OF 12) Essere in grado di valutare la fattibilità, in termini di memoria e tempo CPU, di un progetto numerico di fisica molecolare o dei solidi
D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico-numerico
OF 14) Essere in grado di scrivere un report conciso e professionale sui risultati di un progetto teorico-numerico
E - Capacità di apprendere
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nella capacità di programmazione C
OF 16) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso di software e codici pre-esistenti
OF 17) Orientarsi e progredire nelle capacità di visualizzazione grafica dei propri risultati
OF 18) Orientarsi e progredire nella capacità di lettura di rassegne e articoli di ricerca

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Questo corso è pensato come una introduzione alla biologia e biofisica computazionale. Il corso è stato concepito come una proposta agli studenti per restringere la separazione tra il livello istituzionale dell'apprendimento e quello attivo della ricerca; è basato su tre tracce: i) ARGOMENTI (principi, idee); ii) METODI (algoritmi e tecniche computazionali); iii) PROSPETTIVE della biologia computazionale contemporanea. Riferimento e introduzioni critiche alla letteratura e a testi correnti saranno estensive e pensate come percorsi per lo studio individuale. Verrà fatto un certo sforzo nel collocare ogni tema discusso in un chiaro schema di riferimenti bibliografici per lo studio individuale, che sarà di aiuto nel preparare l'esame finale. Alla fine del corso alcuni ospiti presenteranno linee di ricerca originali di interesse per classi di studenti degli indirizzi di biosistemi, fisica della materia e teorico. Completando con successo il corso la studentessa/ente sarà in grado di orientarsi con successo nel mondo della biofisica computazionale a diverse scale (dalle molecole alle cellule), e di padroneggiare i principali algoritmi di computazione e analisi utilizzati nel campo.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Avere una prospettiva storico-critica della moderna biologia/biofisica computazionale
OF 2) Comprendere i fondamenti della moderna teoria evolutiva
OF 3) Acquisire una esperienza concreta di modelli di analisi dati basati sull'inferenza bayesiana
OF 4) Fare esperienza diretta dei principali database bioinformatici (SwissProt, pFam, PDB,…)

B – Capacità applicative
OF 7) Essere capaci di tradurre in pseudo-codici, almeno, i principali algoritmi di simulazione e analisi legati alla biofisica computazionale
OF 8) Migliorare la capacità di programmare in linguaggi di scripting (Python) o compilati (C/C++)
OF 9) Essere in grado di far girare una simulazione di dinamica molecolare di una proteina piccola su GROMACS

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di valutare la qualità di un articolo scientifico

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper riportare i risultati di un progetto di ricerca alla classe dei partecipanti al corso
OF 12) Saper partecipare attivamente alle discussioni in aula (in italiano e/o inglese)

E - Capacità di apprendere
OF 13) Acquisire scioltezza nel consultare database specifici (es. PubMed, Google Scholar), per sostenere/rifiutare una ipotesi di ricerca
OF 14) Partecipare attivamente all'organizzazione di gruppi di auto-apprendimento

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

Il corso discute la teoria della transizioni di fase e dei fenomeni
critici. Viene sviluppata in dettaglio la teoria del Gruppo di
Rinormalizzazione di sistemi statistici, sia per quel che riguarda il
cosiddetto gruppo di rinormalizzazione nello spazio reale che quello
nello spazio dei momenti. Il corso portera' a una consapevolezza delle
idee generali che sono alla base della teoria delle transizioni di
fase e a una padronanza delle tecniche dettagliate che consentono lo
sviluppo dei calcoli necessari.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Fisica dei Liquidi si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere gli stati disordinati della materia con particolare enfasi sulla connessione tra potenziale di interazione tra atomi e molecole e struttura del sistema. Verranno approfonditi i temi dei processi di ordinamento a corto raggio e la modellizzazione della dinamica atomica nella fase fluida e vetrosa. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle materia soffice disordinata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la teoria classica dei fluidi, dalla modellizzazione di campo medio, fino alle teorie integrali e agli approcci perturbativi.
OF 2) Comprendere il significato fisico delle approssimazioni per la risoluzioni delle equazioni integrali.
OF 3) Conoscere come estrarre le proprietà statiche e dinamiche dallo studio di processi di scattering di raggi X e neutroni
OF 4) Conoscere il passaggio dalle teorie microscopiche al limite idrodinamico e l’effetto delle leggi di conservazione sulla dinamica delle fluttuazioni.

….
B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare gli integrali di cluster che entrano nei coefficienti del viriale per semplici potenziali di interazione.
OF 6) Risolvere problemi di studio della struttura dei liquidi in presenza di campi esterni
OF 7) Essere in grado di applicare tecniche perturbative al primo ordine
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di comprendere i risultati di esperimenti e simulazioni su liquidi semplici e complessi.
OF 9) Saper giudicare quale chiusura integrale è più adeguata per un determinato problema.
…
D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare il risultato di simulazioni numeriche di liquidi semplici.
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso "Soft and Biological Matter"
si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere la struttura della materia soffice e biologica, nelle scale di lunghezza e tempi rilevanti.
Si studieranno le origini delle forze efficaci tra macromolecole, i processi di aggregazione
che risultano nella formazione di vescicole, micelle, membrane, i processi di formazione di
fasi gels, le proprieta' strutturali e dinamiche di polimeri sintetici e di rilevanza biologica (DNA e proteine). Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà dinamiche e strutturali della materia soffice e biologica.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la fisica dei sistemi soffici e biologici
OF 2) Comprendere le forze energetiche ed entropiche
OF 3) Comprendere i meccanismi di aggregazione molecolare
OF 4) Comprendere la stabilita’ termodinamica ed i processi di separazione di fase in soft matter
B – Capacità applicative
OF5) Essere in grado di applicare tecniche/metodi imparati a nuovi problemi
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale della materia soffice e biologica
D – Abilità nella comunicazione
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Nel corso viene fornita allo studente la conoscenza dei principi fondamentali alla base dell’interazione tra radiazione e materia studiati dal punto di vista semi-classico e quantistico. Inoltre, il corso prevede lo studio della natura quanto-meccanica della luce e alla sua caratterizzazione in diversi regimi statistici. Il programma del corso è inoltre rivolto allo studio dell’ottica non-lineare e di alcune applicazioni pratiche dell’ottica quantistica.
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti dell’ottica quantistica e dell’ottica non lineare
OF 3) Comprendere i fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia, sia da un punto di vista semi-classico che quantistico
B – Capacità applicative
OF 4) Saper utilizzare modelli semi-classici e quantistici per la comprensione di fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia.
OF 5) Saper applicare i principi base dell’ottica quantistica per la risoluzione di problemi semplici relativi alle conoscenze acquisite.
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di giudicare quali fenomeni necessitano di una trattazione classica o quantistica della radiazione per essere compresi.
OF 7) Sviluppare doti di ragionamento quantitativo e abilità di “problem solving” che rappresentano la base per studiare, modellizzare, e comprendere fenomeni quantistici legati all’interazione tra radiazione e materia.
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le conoscenze apprese attraverso la presentazione di un lavoro scientifico collegato ad un argomento particolare affrontato a lezione.
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici nell’ambito dell’ottica quantistica.
OF 10) Avere la capacità di comprendere applicazioni pratiche che utilizzano i principi dell’ottica quantistica.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire le conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di generazione di impulsi ultrabrevi, della loro propagazione in mezzi lineari e non-lineari, e delle tecniche di caratterizzazione della loro durata, forma spettrale, profilo spaziale e polarizzazione. Dare esempi di applicazione di impulsi ultrabrevi allo studio di processi dinamici in fisica, chimica e biologia (switch molecolari, isomerizzazione retinale, fotolisi in emoproteine). Approfondire la conoscenza di nuove tecniche di imaging ottico dal livello micro/nanoscopico, illustrando la fenomenologia fisica ad esse connessa, discutendo possibili scelte strumentali e presentando esempi applicativi "hands on" direttamente in laboratorio.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti e le applicazioni piu’ comuni della fotonica
OF 2) Comprendere i processi non lineari alla base della propagazione di impulsi luminosi nella materia
OF 3) Comprendere i principi della spettroscopia non-lineare formalizzati attraverso i diagrammi di Feynman

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare ad applicare le equazioni per la propagazione in regime lineare e non a casi reali come impulsi in fibra ottica
OF 5) Risolvere problemi legati al calcolo delle sezioni d’urto per specctroscopie lineari e non
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche numeriche per il calcolo dell’interazione radiazione-materia

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente a problemi complessi di natura fotochimica e fotobiologica

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i passaggi salienti necessari alla soluzione di problemi elementari inerenti la spettroscopia e l’interazione con la materia in regime non lineare

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Fisica dei Liquidi si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere gli stati disordinati della materia con particolare enfasi sulla connessione tra potenziale di interazione tra atomi e molecole e struttura del sistema. Verranno approfonditi i temi dei processi di ordinamento a corto raggio e la modellizzazione della dinamica atomica nella fase fluida e vetrosa. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle materia soffice disordinata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la teoria classica dei fluidi, dalla modellizzazione di campo medio, fino alle teorie integrali e agli approcci perturbativi.
OF 2) Comprendere il significato fisico delle approssimazioni per la risoluzioni delle equazioni integrali.
OF 3) Conoscere come estrarre le proprietà statiche e dinamiche dallo studio di processi di scattering di raggi X e neutroni
OF 4) Conoscere il passaggio dalle teorie microscopiche al limite idrodinamico e l’effetto delle leggi di conservazione sulla dinamica delle fluttuazioni.

….
B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare gli integrali di cluster che entrano nei coefficienti del viriale per semplici potenziali di interazione.
OF 6) Risolvere problemi di studio della struttura dei liquidi in presenza di campi esterni
OF 7) Essere in grado di applicare tecniche perturbative al primo ordine
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di comprendere i risultati di esperimenti e simulazioni su liquidi semplici e complessi.
OF 9) Saper giudicare quale chiusura integrale è più adeguata per un determinato problema.
…
D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare il risultato di simulazioni numeriche di liquidi semplici.
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
l corso di "Nanofotonica e Metodi Spettroscopici" si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle tecniche spettroscopiche e di nanofotonica nella materia condensata per comprendere le caratteristiche dei materiali dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici, reticolari e vibrazionali sia all’equilibrio che fuori equilibrio. Diverse tecniche spettroscopiche: scattering dei neutroni, scattering e assorbimento della radiazione elettromagnetica verranno studiate all’interno dello stesso formalismo della matrice di scattering S e del teorema della risposta lineare. Si capirà come da queste tecniche è possibile studiare lo spettro delle eccitazioni fondamentali nella materia condensata quali lo spettro fononico, l’assorbimento elettronico di particella libera, gli effetti della transizione superconduttiva nelle proprietà elettromagnetiche, le transizioni vibrazionali nei liquidi e nei sistemi biofisici. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia condensata.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti delle differenti spettroscopie nell’ambito della risposta lineare
OF 2) Comprendere come ricavare gli lo spettro delle eccitazioni rilevanti di liquidi densi e diliuti e solifìdi cristallini.
OF 3) Comprendere i principi dell’interazione tra radiazione e materia neutroni materia

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare a scegliere la tecnica spettroscopica più vantaggiosa per lo studio di specifici problemi di materia condensata
OF 5) Comprendere la complementarietà tra le tecniche spettroscopiche
OF 6) Essere in grado di comprendere le potenzialità e le limitazioni sperimentali delle varie tecniche considerate

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della fisica della materia condensata

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i concetti base delle diverse tecniche spettroscopiche e i risultati potenzialmente ottenibili nei vari ambiti.

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente testi di base e in qualche caso articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI

La cellula batterica occupa nella fisica biologica lo stesso posto speciale che l'atomo di idrogeno occupa nella fisica della materia condensata, e per le stesse ragioni. I batteri sono i primi "atomi" di vita ad apparire nell'Universo conosciuto e tutto ciò che è fondamentale nella vita si ritrova nei batteri, nelle sue forme più semplici. Obiettivo del corso è quello indagare alcuni aspetti fondamentali dei sistemi viventi in un percorso che parte dai meccanismi interni con cui la cellula batterica "pensa" e agisce, passando per come la singola cellula si muove nell'ambiente fisico esterno e concludendosi con lo studio dei comportamenti collettivi di colonie batteriche. Tutti gli argomenti trattati nel corso prendono spunto dalla letteratura recente discutendone sia gli aspetti sperimentali che quelli di modellizzazione teorica.

OBIETTIVI SPECIFICI

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della regolazione genica nei procarioti e la dinamica delle reti trascrizionali.
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della dinamica dei fluidi a bassi Reynolds.
OF 3) Conoscere e comprendere le principali manifestazioni della natura fuori dall'equilibrio della materia attiva.

B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di discutere il comportamento dinamico di un network trascrizionale.
OF 5) Essere in grado di risolvere alcuni problemi elementari di idrodinamica a bassi Reynolds.
OF 6) Essere in grado di modelizzare la dinamica stocastica di sistemi di particelle attive.
OF 7) Essere in grado di descrivere con modelli continui la crescita di colonie batteriche.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Sfruttare le conoscenze acquisite per formulare modelli in grado di descrivere situazioni non trattate nel corso

D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare per iscritto un concetto avanzato
OF 10) Saper presentare una linea di ricerca attuale nell’ambito della biofisica

E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Questo corso è pensato come una introduzione alla biologia e biofisica computazionale. Il corso è stato concepito come una proposta agli studenti per restringere la separazione tra il livello istituzionale dell'apprendimento e quello attivo della ricerca; è basato su tre tracce: i) ARGOMENTI (principi, idee); ii) METODI (algoritmi e tecniche computazionali); iii) PROSPETTIVE della biologia computazionale contemporanea. Riferimento e introduzioni critiche alla letteratura e a testi correnti saranno estensive e pensate come percorsi per lo studio individuale. Verrà fatto un certo sforzo nel collocare ogni tema discusso in un chiaro schema di riferimenti bibliografici per lo studio individuale, che sarà di aiuto nel preparare l'esame finale. Alla fine del corso alcuni ospiti presenteranno linee di ricerca originali di interesse per classi di studenti degli indirizzi di biosistemi, fisica della materia e teorico. Completando con successo il corso la studentessa/ente sarà in grado di orientarsi con successo nel mondo della biofisica computazionale a diverse scale (dalle molecole alle cellule), e di padroneggiare i principali algoritmi di computazione e analisi utilizzati nel campo.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Avere una prospettiva storico-critica della moderna biologia/biofisica computazionale
OF 2) Comprendere i fondamenti della moderna teoria evolutiva
OF 3) Acquisire una esperienza concreta di modelli di analisi dati basati sull'inferenza bayesiana
OF 4) Fare esperienza diretta dei principali database bioinformatici (SwissProt, pFam, PDB,…)

B – Capacità applicative
OF 7) Essere capaci di tradurre in pseudo-codici, almeno, i principali algoritmi di simulazione e analisi legati alla biofisica computazionale
OF 8) Migliorare la capacità di programmare in linguaggi di scripting (Python) o compilati (C/C++)
OF 9) Essere in grado di far girare una simulazione di dinamica molecolare di una proteina piccola su GROMACS

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di valutare la qualità di un articolo scientifico

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper riportare i risultati di un progetto di ricerca alla classe dei partecipanti al corso
OF 12) Saper partecipare attivamente alle discussioni in aula (in italiano e/o inglese)

E - Capacità di apprendere
OF 13) Acquisire scioltezza nel consultare database specifici (es. PubMed, Google Scholar), per sostenere/rifiutare una ipotesi di ricerca
OF 14) Partecipare attivamente all'organizzazione di gruppi di auto-apprendimento

Obiettivi formativi

Nel corso viene fornita allo studente la conoscenza dei principi fondamentali alla base dell’interazione tra radiazione e materia studiati dal punto di vista semi-classico e quantistico. Inoltre, il corso prevede lo studio della natura quanto-meccanica della luce e alla sua caratterizzazione in diversi regimi statistici. Il programma del corso è inoltre rivolto allo studio dell’ottica non-lineare e di alcune applicazioni pratiche dell’ottica quantistica.
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti dell’ottica quantistica e dell’ottica non lineare
OF 3) Comprendere i fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia, sia da un punto di vista semi-classico che quantistico
B – Capacità applicative
OF 4) Saper utilizzare modelli semi-classici e quantistici per la comprensione di fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia.
OF 5) Saper applicare i principi base dell’ottica quantistica per la risoluzione di problemi semplici relativi alle conoscenze acquisite.
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di giudicare quali fenomeni necessitano di una trattazione classica o quantistica della radiazione per essere compresi.
OF 7) Sviluppare doti di ragionamento quantitativo e abilità di “problem solving” che rappresentano la base per studiare, modellizzare, e comprendere fenomeni quantistici legati all’interazione tra radiazione e materia.
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le conoscenze apprese attraverso la presentazione di un lavoro scientifico collegato ad un argomento particolare affrontato a lezione.
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici nell’ambito dell’ottica quantistica.
OF 10) Avere la capacità di comprendere applicazioni pratiche che utilizzano i principi dell’ottica quantistica.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso "Soft and Biological Matter"
si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere la struttura della materia soffice e biologica, nelle scale di lunghezza e tempi rilevanti.
Si studieranno le origini delle forze efficaci tra macromolecole, i processi di aggregazione
che risultano nella formazione di vescicole, micelle, membrane, i processi di formazione di
fasi gels, le proprieta' strutturali e dinamiche di polimeri sintetici e di rilevanza biologica (DNA e proteine). Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà dinamiche e strutturali della materia soffice e biologica.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la fisica dei sistemi soffici e biologici
OF 2) Comprendere le forze energetiche ed entropiche
OF 3) Comprendere i meccanismi di aggregazione molecolare
OF 4) Comprendere la stabilita’ termodinamica ed i processi di separazione di fase in soft matter
B – Capacità applicative
OF5) Essere in grado di applicare tecniche/metodi imparati a nuovi problemi
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale della materia soffice e biologica
D – Abilità nella comunicazione
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Il corso discute la teoria della transizioni di fase e dei fenomeni
critici. Viene sviluppata in dettaglio la teoria del Gruppo di
Rinormalizzazione di sistemi statistici, sia per quel che riguarda il
cosiddetto gruppo di rinormalizzazione nello spazio reale che quello
nello spazio dei momenti. Il corso portera' a una consapevolezza delle
idee generali che sono alla base della teoria delle transizioni di
fase e a una padronanza delle tecniche dettagliate che consentono lo
sviluppo dei calcoli necessari.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

L'obiettivo principale del corso è introdurre gli studenti alla teoria matematica delle rappresentazioni dei gruppi (gruppi discreti e gruppi di Lie compatti), integrandola in un approccio fisico-matematico ed enfatizzando il ruolo delle rappresentazioni delle simmetrie in termini di stati o di osservabili della teoria fisico-matematica. Questo approccio permette un immediato confronto tra teorie classiche (parentesi di Poisson) e teorie quantistiche (commutatori).

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF1) Conoscere i concetti fondamentali della teoria dei gruppi finiti e dei gruppi di Lie matriciali, e delle relative rappresentazioni lineari, unitarie e proiettive.
OF2) Conoscere la struttura matematica dei gruppi di Lie che appaiono più comunemente nelle teorie fisiche, e capire la relazione tra tali gruppi e le simmetrie della teoria.
OF3) Comprendere il ruolo delle simmetrie e dei gruppi di Lie nella formulazione delle teorie di campo (relativistiche).
OF4) Comprendere il linguaggio matematico delle forme differenziali, e la riformulazione mediante forme differenziali dell'elettromagnetismo.

B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare le relazioni di commutazione tra i generatori dell'algebra di Lie di un dato gruppo di Lie; essere in grado di calcolare esplicitamente tali relazioni nel caso del gruppo delle rotazioni, del gruppo di Poincaré e del gruppo SU(3).
OF 6) Essere in grado di calcolare il prodotto tensoriale di due rappresentazioni del gruppo delle rotazioni, applicando il teorema di Wigner Eckart; essere in grado di applicare tali conoscenze alla fisica dei sistemi composti (es: molecole).
OF7) Essere in grado di determinare se una data forma differenziale è chiusa o esatta; essere in grado di tradurre i concetti relativi alle forme differenziali negli analoghi concetti classici (gradiente, rotore, divergenza) e viceversa.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere capaci di leggere criticamente un testo avanzato sulle simmetrie.
OF 9) Essere capaci di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto di diverse teorie fisiche, in connessione – ad esempio - con la fisica delle alte energie e con la fisica dello stato solido.

D– Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare i temi legati alle simmetrie dei sistemi fisici, utilizzando in modo appropriato il linguaggio delle forme differenziali e dei gruppi di Lie.

E - Capacità di apprendere
OF 11) Capacità di consultare testi di livello avanzato e articoli scientifici, che abitualmente utilizzano il linguaggio matematico delle forme differenziali e dei gruppi di Lie.
OF 12) Capacità di "costruire" una teoria fisica implementando le simmetrie del sistema fisico sotto indagine, attraverso l'utilizzo di gruppi e algebre di Lie.

Obiettivi formativi

Il corso di Computational Statistical Mechanics si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.

OBIETTIVI
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le principali tecniche per effettuare simulazioni al calcolatore.
OF 2) Conoscere la programmazione a oggetti con l’applicazione al calcolo scientifico.
OF 3) Conoscere i più comuni metodi di analisi dei dati prodotti dalle simulazioni.
OF 4) Comprendere i dati prodotti dalle simulazioni.

B – Capacità applicative
OF 5) Saper implementare un proprio codice di simulazione.
OF 6) Saper utilizzare le simulazioni per ottenere informazioni sulle proprietà fisiche dei sistemi studiati.
OF 7) Essere in grado di scrivere i codici per analizzare i dati prodotti dalle simulazioni.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare criticamente i risultati di “esperimenti numerici”.
OF 9) Integrare autonomamente le conoscenze acquisite al fine di affrontare nuovi problemi che richiedano ulteriori tecniche numeriche.
OF 10) Saper individuare la tecnica migliore per risolvere e studiare un problema fisico numericamente.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare con chiarezza a specialisti e non i risultati ottenuti
tramite manoscritti e presentazioni.
OF 12) Saper discutere in maniera chiara un argomento scientifico.
OF 13) Saper riprodurre i calcoli relativi ad un determinato argomento scientifico in maniera critica e consapevole.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di imparare nuovi algoritmi e tecniche numeriche attingendo dalla letteratura scientifica.
OF 15) Essere in grado di ideare e sviluppare un proprio progetto che consista nella scrittura di un codice di simulazione o nell’implementazione di una tecnica numerica.
OF 16) Saper superare difficoltà e imprevisti nell’implementazione di tecniche numeriche tramite idee e soluzioni originali.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso “Computational Solid State Physics” è quello di fornire sia le conoscenze di base teoriche, sia una diretta conoscenza pratica dei due principali approcci numerici in uso per la soluzione del problema quantistico a molti corpi in materia condensata:
a) la teoria del funzionale densità, che permette di ottenere predizioni da principi primi di stati elettronici, energie strutturali e forze interatomiche in molecole e solidi;
b) i diversi metodi di Monte Carlo quantistico --- variazionale, diffusivo, basato sul path-integral --- che possono essere applicati allo studio numerico di sistemi quantistici a molti corpi (l'elio liquido o solido, il gas di elettroni, elettroni in atomi e molecole).
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria Hartree-Fock (H-F).
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria del Funzionale Densità (DFT).
OF 3) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria dello Pseudopotenziale (PPT)
OF 4) Conoscere e comprendere la teoria DFT+PPT dei sistemi cristallini
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo Monte Carlo (MC) variazionale per particelle identiche
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo “projection MC” per particelle identiche
OF 7) Conoscere e comprendere il metodo MC degli integrali su cammino (PIMC)
OF 8) Conoscere e comprendere il “problema del segno” per sistemi a molti fermioni identici
B – Capacità applicative
OF 9) Applicare DFT+PPT a sistemi di stato solido semplici (software Quantum Espresso)
OF 10) Applicare i diversi metodi Monte Carlo quantistici a sistemi semplici di molti bosoni o molti fermioni identici (scrittura di semplici codici C e uso di grandi codici FORTRAN pre-esistenti)
C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di valutare, per un solido o un fluido quantistico reale, quale o quali teorie e algoritmi presentati nel corso si adattano alla descrizione e/o predizione di quali proprietà fisiche
OF 12) Essere in grado di valutare la fattibilità, in termini di memoria e tempo CPU, di un progetto numerico di fisica molecolare o dei solidi
D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico-numerico
OF 14) Essere in grado di scrivere un report conciso e professionale sui risultati di un progetto teorico-numerico
E - Capacità di apprendere
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nella capacità di programmazione C
OF 16) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso di software e codici pre-esistenti
OF 17) Orientarsi e progredire nelle capacità di visualizzazione grafica dei propri risultati
OF 18) Orientarsi e progredire nella capacità di lettura di rassegne e articoli di ricerca

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI

La cellula batterica occupa nella fisica biologica lo stesso posto speciale che l'atomo di idrogeno occupa nella fisica della materia condensata, e per le stesse ragioni. I batteri sono i primi "atomi" di vita ad apparire nell'Universo conosciuto e tutto ciò che è fondamentale nella vita si ritrova nei batteri, nelle sue forme più semplici. Obiettivo del corso è quello indagare alcuni aspetti fondamentali dei sistemi viventi in un percorso che parte dai meccanismi interni con cui la cellula batterica "pensa" e agisce, passando per come la singola cellula si muove nell'ambiente fisico esterno e concludendosi con lo studio dei comportamenti collettivi di colonie batteriche. Tutti gli argomenti trattati nel corso prendono spunto dalla letteratura recente discutendone sia gli aspetti sperimentali che quelli di modellizzazione teorica.

OBIETTIVI SPECIFICI

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della regolazione genica nei procarioti e la dinamica delle reti trascrizionali.
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della dinamica dei fluidi a bassi Reynolds.
OF 3) Conoscere e comprendere le principali manifestazioni della natura fuori dall'equilibrio della materia attiva.

B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di discutere il comportamento dinamico di un network trascrizionale.
OF 5) Essere in grado di risolvere alcuni problemi elementari di idrodinamica a bassi Reynolds.
OF 6) Essere in grado di modelizzare la dinamica stocastica di sistemi di particelle attive.
OF 7) Essere in grado di descrivere con modelli continui la crescita di colonie batteriche.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Sfruttare le conoscenze acquisite per formulare modelli in grado di descrivere situazioni non trattate nel corso

D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare per iscritto un concetto avanzato
OF 10) Saper presentare una linea di ricerca attuale nell’ambito della biofisica

E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere gli elementi dell’architettura hardware e software dei calcolatori elettronici e comprendere il modo in cui questi interagiscono.
OF 2) Conoscere le tecniche per lo sviluppo di codice ottimizzato tenendo conto delle caratteristiche architetturali della piattaforma di esecuzione.
OF 3) Conoscere i fondamenti della progettazione logica dei circuiti digitali usando linguaggi di descrizione hardware (VHDL)
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di valutare le prestazioni relative all’esecuzione di un codice su una determinata architettura di calcolo.
OF 5) Essere in grado di sviluppare codice scientifico ottimizzato per una determinata architettura di calcolo.
OF 6) Essere in grado di selezionare l’architettura di calcolo più indicata per l’esecuzione di una determinata applicazione.
OF 7) Essere in grado di implementare un circuito per mezzo di codice VHDL e di simulare la sua risposta.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per le necessità di calcolo nella Fisica Sperimentale o Teorica.
D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF 9) Essere in grado di tenersi aggiornati rispetto agli sviluppi delle architetture dei calcolatori elettronici

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: acquisire conoscenze sugli argomenti fondamentali della Fisica Matematica e sui metodi matematici relativi.
Obiettivi specifici:
Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente conoscerà le basi della teoria dei sistemi dinamici, la struttura matematica del formalismo hamiltoniano e della teoria delle perturbazioni, i metodi di base per lo studio dal punto di vista della Fisica Matematica di alcuni aspetti della Fisica Moderna (Meccanica Statistica o Meccanica Quantistica).
Applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che abbiano superato l'esame saranno in grado di: i) studiare problemi di stabilità dell’equilibrio; ii) utilizzare il metodo di Hamilton-Jacobi per la determinazione di integrali primi; iii) portare in variabili azione-angolo un sistema hamiltoniano integrabile; iv) applicare la teoria delle perturbazioni e i metodi ad essa collegati a specifici problemi fisici ottenendo informazioni qualitative e quantitative sul moto; v) affrontare in modo rigoroso alcuni problemi di Meccanica Statistica o di Meccanica Quantistica.
Capacità critiche e di giudizio: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno le basi per riconoscere un approccio di tipo fisico-matematico ai problemi e analizzare analogie e differenze rispetto all'approccio tipico della Fisica Teorica
Capacità comunicative: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno maturato la capacità di comunicare concetti, idee e metodologie della fisica matematica.
Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o
impartito in altri insegnamenti, relativo ad aspetti più specialistici dei metodi della fisica matematica.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Partendo dalla neurobiologia del sistema nervoso si concentrerà prima sui meccanismi che regolano le proprietà elettro-chimiche delle cellule nervose e delle loro connessioni fino a studiare la dinamica di popolazioni di reti di neuroni. La conoscenza acquisita sarà sulla fisica nonlineare e statistica di questo sistema confrontandola con il dato sperimentale.
OF 2) Gli studenti svilupperanno le competenze applicabili in generale nel campo della fisica teorica dei sistemi complessi e delle dinamiche nonlineari.
B – Capacità applicative
OF 3) Lo studente sarà in grado di comprendere le dinamiche di popolazioni neuronali alla base delle funzioni cognitive quali la decisione percettiva e la memoria a breve termine.
OF 4) Lo studente sarà in grado di applicare tecniche/metodi di analisi dei dati elettrofisiologici.
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Grazie alla frequenza delle lezioni e alla regolare interazione durante le lezioni medesime, lo
studente svilupperà un’adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di interfacciarsi
costantemente con il docente ed analizzare criticamente le informazioni apprese.
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Le competenze sulla neurobiologia del sistema nervoso consentiranno allo studente di affrontare interazioni con ambienti diversi da quello della fisica mettendolo nelle condizioni di avviare interazioni multidisciplinare nell’ambito delle scienze della vita.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Lo studente avrà la capacità di valutare e risolvere varie problematiche di analisi dei dati e fisica dei sistemi complessi.
OF 8) Le conoscenze aquisite consentiranno allo studente di affrontare lo studio di articoli interdisciplinari sui fenomeni fisici alla base del comportamento del sistema nervoso.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire le conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di generazione di impulsi ultrabrevi, della loro propagazione in mezzi lineari e non-lineari, e delle tecniche di caratterizzazione della loro durata, forma spettrale, profilo spaziale e polarizzazione. Dare esempi di applicazione di impulsi ultrabrevi allo studio di processi dinamici in fisica, chimica e biologia (switch molecolari, isomerizzazione retinale, fotolisi in emoproteine). Approfondire la conoscenza di nuove tecniche di imaging ottico dal livello micro/nanoscopico, illustrando la fenomenologia fisica ad esse connessa, discutendo possibili scelte strumentali e presentando esempi applicativi "hands on" direttamente in laboratorio.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti e le applicazioni piu’ comuni della fotonica
OF 2) Comprendere i processi non lineari alla base della propagazione di impulsi luminosi nella materia
OF 3) Comprendere i principi della spettroscopia non-lineare formalizzati attraverso i diagrammi di Feynman

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare ad applicare le equazioni per la propagazione in regime lineare e non a casi reali come impulsi in fibra ottica
OF 5) Risolvere problemi legati al calcolo delle sezioni d’urto per specctroscopie lineari e non
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche numeriche per il calcolo dell’interazione radiazione-materia

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente a problemi complessi di natura fotochimica e fotobiologica

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i passaggi salienti necessari alla soluzione di problemi elementari inerenti la spettroscopia e l’interazione con la materia in regime non lineare

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Fisica dei Liquidi si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere gli stati disordinati della materia con particolare enfasi sulla connessione tra potenziale di interazione tra atomi e molecole e struttura del sistema. Verranno approfonditi i temi dei processi di ordinamento a corto raggio e la modellizzazione della dinamica atomica nella fase fluida e vetrosa. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle materia soffice disordinata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la teoria classica dei fluidi, dalla modellizzazione di campo medio, fino alle teorie integrali e agli approcci perturbativi.
OF 2) Comprendere il significato fisico delle approssimazioni per la risoluzioni delle equazioni integrali.
OF 3) Conoscere come estrarre le proprietà statiche e dinamiche dallo studio di processi di scattering di raggi X e neutroni
OF 4) Conoscere il passaggio dalle teorie microscopiche al limite idrodinamico e l’effetto delle leggi di conservazione sulla dinamica delle fluttuazioni.

….
B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare gli integrali di cluster che entrano nei coefficienti del viriale per semplici potenziali di interazione.
OF 6) Risolvere problemi di studio della struttura dei liquidi in presenza di campi esterni
OF 7) Essere in grado di applicare tecniche perturbative al primo ordine
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di comprendere i risultati di esperimenti e simulazioni su liquidi semplici e complessi.
OF 9) Saper giudicare quale chiusura integrale è più adeguata per un determinato problema.
…
D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare il risultato di simulazioni numeriche di liquidi semplici.
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
l corso di "Nanofotonica e Metodi Spettroscopici" si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle tecniche spettroscopiche e di nanofotonica nella materia condensata per comprendere le caratteristiche dei materiali dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici, reticolari e vibrazionali sia all’equilibrio che fuori equilibrio. Diverse tecniche spettroscopiche: scattering dei neutroni, scattering e assorbimento della radiazione elettromagnetica verranno studiate all’interno dello stesso formalismo della matrice di scattering S e del teorema della risposta lineare. Si capirà come da queste tecniche è possibile studiare lo spettro delle eccitazioni fondamentali nella materia condensata quali lo spettro fononico, l’assorbimento elettronico di particella libera, gli effetti della transizione superconduttiva nelle proprietà elettromagnetiche, le transizioni vibrazionali nei liquidi e nei sistemi biofisici. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia condensata.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti delle differenti spettroscopie nell’ambito della risposta lineare
OF 2) Comprendere come ricavare gli lo spettro delle eccitazioni rilevanti di liquidi densi e diliuti e solifìdi cristallini.
OF 3) Comprendere i principi dell’interazione tra radiazione e materia neutroni materia

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare a scegliere la tecnica spettroscopica più vantaggiosa per lo studio di specifici problemi di materia condensata
OF 5) Comprendere la complementarietà tra le tecniche spettroscopiche
OF 6) Essere in grado di comprendere le potenzialità e le limitazioni sperimentali delle varie tecniche considerate

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della fisica della materia condensata

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i concetti base delle diverse tecniche spettroscopiche e i risultati potenzialmente ottenibili nei vari ambiti.

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente testi di base e in qualche caso articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso di Biofisica Teorica e’ di mostrare come la meccanica statistica sia di importanza fondamentale per una comprensione quantitativa di molti
fenomeni biologici. A tal fine il corso si concentra su due aspetti molto generali presenti in una grande varietà di processi biologici: il ruolo del rumore e il rapporto
segnale/rumore; e l’emergenza di fenomeni collettivi.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Lo studente acquisira’ conoscenze fondamentali di meccanica statistica, processi stocastici elementari, fenomeni critici e inferenza statistica, atte alla caratterizzazione di fenomeni dinamici in presenza di rumore.
OF 2) Lo studente imparera’ la fenomenologia di vari processi biologici quali chemorecezione e
chemotassi, fotorecezione, proteine e reti neurali, materia attiva vivente e comportamenti di gruppo.
OF 3) Lo studente acquisira’ nozioni di modellizzazione dei fenomeni analizzati
….
B – Capacità applicative
OF 4) Lo studente imparera’ ad applicare concetti e modelli teorici allo studio di fenomeni biologici precedentemente caratterizzati sperimentalmente. Imparera’ altresi’ a come costruire modelli partendo dai dati sperimentali.
…
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Lo studente dovra’ essere in grado di declinare approcci teorici astratti derivanti dalla fisica statistica a specifiche fenomenologie di comportamento in sistemi biologici
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare e interpretare letteratura scientifica sia di carattere prettamente teorico, sia con analisi sperimentali, in un contesto altamente interdisciplinare.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Biologia Molecolare è progettato allo scopo di fornire agli studenti le basi concettuali e metodologiche necessarie per studiare i meccanismi molecolari che regolano l'espressione genica in condizioni fisiologiche e patologiche. Oltre alle conoscenze sulla struttura e metabolismo degli acidi nucleici, il corso introdurrà le più rilevanti tecniche di clonaggio del DNA, manipolazione del DNA e dell'RNA e le applicazioni dell'Ingegneria Genetica alla ricerca di base e alla biomedicina. Gli argomenti discussi includeranno anche la generazione di nuove tecnologie di sequenziamento e del loro impatto nell’annotazione di classi emergenti di RNA non codificanti, tra cui long noncoding RNA e RNA circolari (verranno utilizzati esempi pratici tratti dalla letteratura recente). Il corso comprenderà lezioni e seminari. Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di applicare le conoscenze acquisite allo studio dei meccanismi di base dell'espressione genica, nonché di processi complessi come lo sviluppo, la divisione cellulare ed il differenziamento, e di sfruttarli per un uso pratico sia nella ricerca di base che applicata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) conoscere i meccanismi di regolazione dell'espressione genica e le modalità tecnologiche a disposizione per intervenire su di essa;
OF 2) conoscere la struttura e la funzione del genoma nell'uomo e nei principali sistemi modello;
OF 3) conoscere l'origine e il mantenimento della complessità biologica;
OF 4) comprendere l'influenza delle moderne tecnologie di sequenziamento per una migliore descrizione e per lo studio delle dinamiche del trascrittoma nell'uomo e nei principali sistemi modello;
OF 5) comprendere la rete di interazioni tra le molecole biologiche nei meccanismi di regolazione dell'espressione genica.

B – Capacità applicative
OF 6) Saper discriminare le tecniche da applicare a seconda delle diverse problematiche da affrontare nel campo della biologia molecolare

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di utilizzare la terminologia specifica;
OF 8) Saper interpretare i fenomeni biologici in un contesto multi-scala e multifattoriale;
OF 9) Saper interpretare i risultati degli studi genomici

D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper riportare articoli già presenti in letteratura sotto forma di presentazione orale

E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di cercare e consultare la letteratura scientifica sui principali database biologici
OF 12) Avere la capacità di valutare l'importanza e il rigore di dati scientifici pubblicati

Obiettivi formativi

Il corso di Computational Statistical Mechanics si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.

OBIETTIVI
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le principali tecniche per effettuare simulazioni al calcolatore.
OF 2) Conoscere la programmazione a oggetti con l’applicazione al calcolo scientifico.
OF 3) Conoscere i più comuni metodi di analisi dei dati prodotti dalle simulazioni.
OF 4) Comprendere i dati prodotti dalle simulazioni.

B – Capacità applicative
OF 5) Saper implementare un proprio codice di simulazione.
OF 6) Saper utilizzare le simulazioni per ottenere informazioni sulle proprietà fisiche dei sistemi studiati.
OF 7) Essere in grado di scrivere i codici per analizzare i dati prodotti dalle simulazioni.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare criticamente i risultati di “esperimenti numerici”.
OF 9) Integrare autonomamente le conoscenze acquisite al fine di affrontare nuovi problemi che richiedano ulteriori tecniche numeriche.
OF 10) Saper individuare la tecnica migliore per risolvere e studiare un problema fisico numericamente.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare con chiarezza a specialisti e non i risultati ottenuti
tramite manoscritti e presentazioni.
OF 12) Saper discutere in maniera chiara un argomento scientifico.
OF 13) Saper riprodurre i calcoli relativi ad un determinato argomento scientifico in maniera critica e consapevole.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di imparare nuovi algoritmi e tecniche numeriche attingendo dalla letteratura scientifica.
OF 15) Essere in grado di ideare e sviluppare un proprio progetto che consista nella scrittura di un codice di simulazione o nell’implementazione di una tecnica numerica.
OF 16) Saper superare difficoltà e imprevisti nell’implementazione di tecniche numeriche tramite idee e soluzioni originali.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso "Soft and Biological Matter"
si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere la struttura della materia soffice e biologica, nelle scale di lunghezza e tempi rilevanti.
Si studieranno le origini delle forze efficaci tra macromolecole, i processi di aggregazione
che risultano nella formazione di vescicole, micelle, membrane, i processi di formazione di
fasi gels, le proprieta' strutturali e dinamiche di polimeri sintetici e di rilevanza biologica (DNA e proteine). Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà dinamiche e strutturali della materia soffice e biologica.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la fisica dei sistemi soffici e biologici
OF 2) Comprendere le forze energetiche ed entropiche
OF 3) Comprendere i meccanismi di aggregazione molecolare
OF 4) Comprendere la stabilita’ termodinamica ed i processi di separazione di fase in soft matter
B – Capacità applicative
OF5) Essere in grado di applicare tecniche/metodi imparati a nuovi problemi
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale della materia soffice e biologica
D – Abilità nella comunicazione
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Il corso di Computational Statistical Mechanics si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.

OBIETTIVI
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le principali tecniche per effettuare simulazioni al calcolatore.
OF 2) Conoscere la programmazione a oggetti con l’applicazione al calcolo scientifico.
OF 3) Conoscere i più comuni metodi di analisi dei dati prodotti dalle simulazioni.
OF 4) Comprendere i dati prodotti dalle simulazioni.

B – Capacità applicative
OF 5) Saper implementare un proprio codice di simulazione.
OF 6) Saper utilizzare le simulazioni per ottenere informazioni sulle proprietà fisiche dei sistemi studiati.
OF 7) Essere in grado di scrivere i codici per analizzare i dati prodotti dalle simulazioni.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare criticamente i risultati di “esperimenti numerici”.
OF 9) Integrare autonomamente le conoscenze acquisite al fine di affrontare nuovi problemi che richiedano ulteriori tecniche numeriche.
OF 10) Saper individuare la tecnica migliore per risolvere e studiare un problema fisico numericamente.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare con chiarezza a specialisti e non i risultati ottenuti
tramite manoscritti e presentazioni.
OF 12) Saper discutere in maniera chiara un argomento scientifico.
OF 13) Saper riprodurre i calcoli relativi ad un determinato argomento scientifico in maniera critica e consapevole.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di imparare nuovi algoritmi e tecniche numeriche attingendo dalla letteratura scientifica.
OF 15) Essere in grado di ideare e sviluppare un proprio progetto che consista nella scrittura di un codice di simulazione o nell’implementazione di una tecnica numerica.
OF 16) Saper superare difficoltà e imprevisti nell’implementazione di tecniche numeriche tramite idee e soluzioni originali.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso “Computational Solid State Physics” è quello di fornire sia le conoscenze di base teoriche, sia una diretta conoscenza pratica dei due principali approcci numerici in uso per la soluzione del problema quantistico a molti corpi in materia condensata:
a) la teoria del funzionale densità, che permette di ottenere predizioni da principi primi di stati elettronici, energie strutturali e forze interatomiche in molecole e solidi;
b) i diversi metodi di Monte Carlo quantistico --- variazionale, diffusivo, basato sul path-integral --- che possono essere applicati allo studio numerico di sistemi quantistici a molti corpi (l'elio liquido o solido, il gas di elettroni, elettroni in atomi e molecole).
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria Hartree-Fock (H-F).
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria del Funzionale Densità (DFT).
OF 3) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria dello Pseudopotenziale (PPT)
OF 4) Conoscere e comprendere la teoria DFT+PPT dei sistemi cristallini
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo Monte Carlo (MC) variazionale per particelle identiche
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo “projection MC” per particelle identiche
OF 7) Conoscere e comprendere il metodo MC degli integrali su cammino (PIMC)
OF 8) Conoscere e comprendere il “problema del segno” per sistemi a molti fermioni identici
B – Capacità applicative
OF 9) Applicare DFT+PPT a sistemi di stato solido semplici (software Quantum Espresso)
OF 10) Applicare i diversi metodi Monte Carlo quantistici a sistemi semplici di molti bosoni o molti fermioni identici (scrittura di semplici codici C e uso di grandi codici FORTRAN pre-esistenti)
C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di valutare, per un solido o un fluido quantistico reale, quale o quali teorie e algoritmi presentati nel corso si adattano alla descrizione e/o predizione di quali proprietà fisiche
OF 12) Essere in grado di valutare la fattibilità, in termini di memoria e tempo CPU, di un progetto numerico di fisica molecolare o dei solidi
D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico-numerico
OF 14) Essere in grado di scrivere un report conciso e professionale sui risultati di un progetto teorico-numerico
E - Capacità di apprendere
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nella capacità di programmazione C
OF 16) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso di software e codici pre-esistenti
OF 17) Orientarsi e progredire nelle capacità di visualizzazione grafica dei propri risultati
OF 18) Orientarsi e progredire nella capacità di lettura di rassegne e articoli di ricerca

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Questo corso è pensato come una introduzione alla biologia e biofisica computazionale. Il corso è stato concepito come una proposta agli studenti per restringere la separazione tra il livello istituzionale dell'apprendimento e quello attivo della ricerca; è basato su tre tracce: i) ARGOMENTI (principi, idee); ii) METODI (algoritmi e tecniche computazionali); iii) PROSPETTIVE della biologia computazionale contemporanea. Riferimento e introduzioni critiche alla letteratura e a testi correnti saranno estensive e pensate come percorsi per lo studio individuale. Verrà fatto un certo sforzo nel collocare ogni tema discusso in un chiaro schema di riferimenti bibliografici per lo studio individuale, che sarà di aiuto nel preparare l'esame finale. Alla fine del corso alcuni ospiti presenteranno linee di ricerca originali di interesse per classi di studenti degli indirizzi di biosistemi, fisica della materia e teorico. Completando con successo il corso la studentessa/ente sarà in grado di orientarsi con successo nel mondo della biofisica computazionale a diverse scale (dalle molecole alle cellule), e di padroneggiare i principali algoritmi di computazione e analisi utilizzati nel campo.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Avere una prospettiva storico-critica della moderna biologia/biofisica computazionale
OF 2) Comprendere i fondamenti della moderna teoria evolutiva
OF 3) Acquisire una esperienza concreta di modelli di analisi dati basati sull'inferenza bayesiana
OF 4) Fare esperienza diretta dei principali database bioinformatici (SwissProt, pFam, PDB,…)

B – Capacità applicative
OF 7) Essere capaci di tradurre in pseudo-codici, almeno, i principali algoritmi di simulazione e analisi legati alla biofisica computazionale
OF 8) Migliorare la capacità di programmare in linguaggi di scripting (Python) o compilati (C/C++)
OF 9) Essere in grado di far girare una simulazione di dinamica molecolare di una proteina piccola su GROMACS

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di valutare la qualità di un articolo scientifico

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper riportare i risultati di un progetto di ricerca alla classe dei partecipanti al corso
OF 12) Saper partecipare attivamente alle discussioni in aula (in italiano e/o inglese)

E - Capacità di apprendere
OF 13) Acquisire scioltezza nel consultare database specifici (es. PubMed, Google Scholar), per sostenere/rifiutare una ipotesi di ricerca
OF 14) Partecipare attivamente all'organizzazione di gruppi di auto-apprendimento

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il principale obiettivo del corso di Advanced Mathematical Methods for Physics è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito della ricerca attuale. Il corso è strutturato con quattro canalizzazioni, con contenuti alquanto diversi.

Lo scopo del terzo canale è quello di fornire le conoscenze di base delle tecniche di calcolo analitico che sono correntemente utilizzati nel campo della fisica teorica:
a) Formalizzazione degli sviluppi perturbativi ed asintotici, base di molte tecniche di calcolo correntemente utilizzate nella fisica teorica.
b) Introduzione di alcune tecniche perturbative --- Boundary Layers, WKB, Multiple Scale, Renormalization Group --- ed analisi del loro campo di applicazione.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti delle teorie perturbative
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti dell’analisi asintotica
OF 3) Conoscere e comprendere la teoria delle Boundary Layers
OF 4) Conoscere e comprendere il metodo WKB
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo delle Scale Multiple
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo del Gruppo di Rinormalizzazione e sua connessione con l’analisi asintotica

B – Capacità applicative
OF 7) Applicare l’analisi asintotica nella soluzione approssimata di problemi complessi.
OF 8) Applicare la teoria delle Boundary Layers, WKB e Multiple Scale a problemi semplici.
OF 9) Applicare la teoria del Gruppo di Rinormalizzazione allo studio di semplici equazioni differenziali ordinarie.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di analizzare un semplice problema perturbativo.
OF 11) Essere in grado di valutare la tipologia di un semplice problema perturbativo ed utilizzare le tecniche piu’ adeguate al suo studio
D – Abilità nella comunicazione
OF 12) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico
OF 13) Essere in grado di illustrare le base delle tecniche perturbative.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Orientarsi e progredire autonomamente nello studio delle tecniche perturbative ed asintotiche.
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso delle tecniche asyntotiche in problemi piu’ evoluti.
OF 16) Orientarsi e progredire nelle capacità di lettura di rassegne ed articoli di ricerca.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso "Soft and Biological Matter"
si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere la struttura della materia soffice e biologica, nelle scale di lunghezza e tempi rilevanti.
Si studieranno le origini delle forze efficaci tra macromolecole, i processi di aggregazione
che risultano nella formazione di vescicole, micelle, membrane, i processi di formazione di
fasi gels, le proprieta' strutturali e dinamiche di polimeri sintetici e di rilevanza biologica (DNA e proteine). Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà dinamiche e strutturali della materia soffice e biologica.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la fisica dei sistemi soffici e biologici
OF 2) Comprendere le forze energetiche ed entropiche
OF 3) Comprendere i meccanismi di aggregazione molecolare
OF 4) Comprendere la stabilita’ termodinamica ed i processi di separazione di fase in soft matter
B – Capacità applicative
OF5) Essere in grado di applicare tecniche/metodi imparati a nuovi problemi
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale della materia soffice e biologica
D – Abilità nella comunicazione
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:

L'obiettivo principale del corso è introdurre gli studenti alla teoria matematica delle rappresentazioni dei gruppi (gruppi discreti e gruppi di Lie compatti), integrandola in un approccio fisico-matematico ed enfatizzando il ruolo delle rappresentazioni delle simmetrie in termini di stati o di osservabili della teoria fisico-matematica. Questo approccio permette un immediato confronto tra teorie classiche (parentesi di Poisson) e teorie quantistiche (commutatori).

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF1) Conoscere i concetti fondamentali della teoria dei gruppi finiti e dei gruppi di Lie matriciali, e delle relative rappresentazioni lineari, unitarie e proiettive.
OF2) Conoscere la struttura matematica dei gruppi di Lie che appaiono più comunemente nelle teorie fisiche, e capire la relazione tra tali gruppi e le simmetrie della teoria.
OF3) Comprendere il ruolo delle simmetrie e dei gruppi di Lie nella formulazione delle teorie di campo (relativistiche).
OF4) Comprendere il linguaggio matematico delle forme differenziali, e la riformulazione mediante forme differenziali dell'elettromagnetismo.

B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare le relazioni di commutazione tra i generatori dell'algebra di Lie di un dato gruppo di Lie; essere in grado di calcolare esplicitamente tali relazioni nel caso del gruppo delle rotazioni, del gruppo di Poincaré e del gruppo SU(3).
OF 6) Essere in grado di calcolare il prodotto tensoriale di due rappresentazioni del gruppo delle rotazioni, applicando il teorema di Wigner Eckart; essere in grado di applicare tali conoscenze alla fisica dei sistemi composti (es: molecole).
OF7) Essere in grado di determinare se una data forma differenziale è chiusa o esatta; essere in grado di tradurre i concetti relativi alle forme differenziali negli analoghi concetti classici (gradiente, rotore, divergenza) e viceversa.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere capaci di leggere criticamente un testo avanzato sulle simmetrie.
OF 9) Essere capaci di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto di diverse teorie fisiche, in connessione – ad esempio - con la fisica delle alte energie e con la fisica dello stato solido.

D– Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare i temi legati alle simmetrie dei sistemi fisici, utilizzando in modo appropriato il linguaggio delle forme differenziali e dei gruppi di Lie.

E - Capacità di apprendere
OF 11) Capacità di consultare testi di livello avanzato e articoli scientifici, che abitualmente utilizzano il linguaggio matematico delle forme differenziali e dei gruppi di Lie.
OF 12) Capacità di "costruire" una teoria fisica implementando le simmetrie del sistema fisico sotto indagine, attraverso l'utilizzo di gruppi e algebre di Lie.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso di Biofisica Teorica e’ di mostrare come la meccanica statistica sia di importanza fondamentale per una comprensione quantitativa di molti
fenomeni biologici. A tal fine il corso si concentra su due aspetti molto generali presenti in una grande varietà di processi biologici: il ruolo del rumore e il rapporto
segnale/rumore; e l’emergenza di fenomeni collettivi.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Lo studente acquisira’ conoscenze fondamentali di meccanica statistica, processi stocastici elementari, fenomeni critici e inferenza statistica, atte alla caratterizzazione di fenomeni dinamici in presenza di rumore.
OF 2) Lo studente imparera’ la fenomenologia di vari processi biologici quali chemorecezione e
chemotassi, fotorecezione, proteine e reti neurali, materia attiva vivente e comportamenti di gruppo.
OF 3) Lo studente acquisira’ nozioni di modellizzazione dei fenomeni analizzati
….
B – Capacità applicative
OF 4) Lo studente imparera’ ad applicare concetti e modelli teorici allo studio di fenomeni biologici precedentemente caratterizzati sperimentalmente. Imparera’ altresi’ a come costruire modelli partendo dai dati sperimentali.
…
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Lo studente dovra’ essere in grado di declinare approcci teorici astratti derivanti dalla fisica statistica a specifiche fenomenologie di comportamento in sistemi biologici
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare e interpretare letteratura scientifica sia di carattere prettamente teorico, sia con analisi sperimentali, in un contesto altamente interdisciplinare.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI

Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della meccanica
statistica
del non equilibrio,
con particolare enfasi sui modelli stocastici (e.q. equazioni di
Langevin)
i) che porti lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione
degli stessi, e
ii) che gli permetta di applicare con successo queste
conoscenze ai vari ambiti della fisica.

OBIETTIVI SPECIFICI

A - Conoscenza e capacità di comprensione
- Conoscere le basi della teoria cinetica
- Comprensione dell'uso dei processi stocastici

B – Capacità applicative
- Conoscere la teoria delle fluttuazioni e la risposta lineare.

C - Autonomia di giudizio
- Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di
applicarle successivamente nel contesto
piu' generale della meccanica statistica.

E - Capacita' di apprendere
- Avere la capacita' di consultare autonomamente testi e articoli
scientifici al fine di approfondire
in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: acquisire conoscenze sugli argomenti fondamentali della Fisica Matematica e sui metodi matematici relativi.
Obiettivi specifici:
Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente conoscerà le basi della teoria dei sistemi dinamici, la struttura matematica del formalismo hamiltoniano e della teoria delle perturbazioni, i metodi di base per lo studio dal punto di vista della Fisica Matematica di alcuni aspetti della Fisica Moderna (Meccanica Statistica o Meccanica Quantistica).
Applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che abbiano superato l'esame saranno in grado di: i) studiare problemi di stabilità dell’equilibrio; ii) utilizzare il metodo di Hamilton-Jacobi per la determinazione di integrali primi; iii) portare in variabili azione-angolo un sistema hamiltoniano integrabile; iv) applicare la teoria delle perturbazioni e i metodi ad essa collegati a specifici problemi fisici ottenendo informazioni qualitative e quantitative sul moto; v) affrontare in modo rigoroso alcuni problemi di Meccanica Statistica o di Meccanica Quantistica.
Capacità critiche e di giudizio: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno le basi per riconoscere un approccio di tipo fisico-matematico ai problemi e analizzare analogie e differenze rispetto all'approccio tipico della Fisica Teorica
Capacità comunicative: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno maturato la capacità di comunicare concetti, idee e metodologie della fisica matematica.
Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o
impartito in altri insegnamenti, relativo ad aspetti più specialistici dei metodi della fisica matematica.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Partendo dalla neurobiologia del sistema nervoso si concentrerà prima sui meccanismi che regolano le proprietà elettro-chimiche delle cellule nervose e delle loro connessioni fino a studiare la dinamica di popolazioni di reti di neuroni. La conoscenza acquisita sarà sulla fisica nonlineare e statistica di questo sistema confrontandola con il dato sperimentale.
OF 2) Gli studenti svilupperanno le competenze applicabili in generale nel campo della fisica teorica dei sistemi complessi e delle dinamiche nonlineari.
B – Capacità applicative
OF 3) Lo studente sarà in grado di comprendere le dinamiche di popolazioni neuronali alla base delle funzioni cognitive quali la decisione percettiva e la memoria a breve termine.
OF 4) Lo studente sarà in grado di applicare tecniche/metodi di analisi dei dati elettrofisiologici.
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Grazie alla frequenza delle lezioni e alla regolare interazione durante le lezioni medesime, lo
studente svilupperà un’adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di interfacciarsi
costantemente con il docente ed analizzare criticamente le informazioni apprese.
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Le competenze sulla neurobiologia del sistema nervoso consentiranno allo studente di affrontare interazioni con ambienti diversi da quello della fisica mettendolo nelle condizioni di avviare interazioni multidisciplinare nell’ambito delle scienze della vita.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Lo studente avrà la capacità di valutare e risolvere varie problematiche di analisi dei dati e fisica dei sistemi complessi.
OF 8) Le conoscenze aquisite consentiranno allo studente di affrontare lo studio di articoli interdisciplinari sui fenomeni fisici alla base del comportamento del sistema nervoso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fenomeni di Fisica della Materia Condensata, dovuti all’interazione coulombiana degli elettroni con altri elettroni, e con campi elettromagnetici.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF1 Nel corso di Condensed Matter II viene fornita un’introduzione teorica a strumenti e fenomeni della moderna fisica della materia condensata, collegati con l’interazione elettrone-elettrone. Vengono inoltre forniti esempi di applicazione dei metodi teorici di fisica della materia condensata a problemi reali di ricerca.
B – Capacità applicative
OF2: Le lezioni di introduzione teorica saranno corredate da esercizi analitici e numerici che trattano argomenti di interesse attuale per la ricerca in fisica della materia condensata.

C - Autonomia di giudizio
OF3: Durante il corso gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo ed abilità di “problem-solving” relative al campo della fisica della materia condensata, con l’obiettivo di essere in grado di comprendere e modellizzare fenomeni di interesse fondamentale e applicativo.

D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF4: Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Fisica dei Liquidi si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere gli stati disordinati della materia con particolare enfasi sulla connessione tra potenziale di interazione tra atomi e molecole e struttura del sistema. Verranno approfonditi i temi dei processi di ordinamento a corto raggio e la modellizzazione della dinamica atomica nella fase fluida e vetrosa. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle materia soffice disordinata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la teoria classica dei fluidi, dalla modellizzazione di campo medio, fino alle teorie integrali e agli approcci perturbativi.
OF 2) Comprendere il significato fisico delle approssimazioni per la risoluzioni delle equazioni integrali.
OF 3) Conoscere come estrarre le proprietà statiche e dinamiche dallo studio di processi di scattering di raggi X e neutroni
OF 4) Conoscere il passaggio dalle teorie microscopiche al limite idrodinamico e l’effetto delle leggi di conservazione sulla dinamica delle fluttuazioni.

….
B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare gli integrali di cluster che entrano nei coefficienti del viriale per semplici potenziali di interazione.
OF 6) Risolvere problemi di studio della struttura dei liquidi in presenza di campi esterni
OF 7) Essere in grado di applicare tecniche perturbative al primo ordine
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di comprendere i risultati di esperimenti e simulazioni su liquidi semplici e complessi.
OF 9) Saper giudicare quale chiusura integrale è più adeguata per un determinato problema.
…
D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare il risultato di simulazioni numeriche di liquidi semplici.
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI

La cellula batterica occupa nella fisica biologica lo stesso posto speciale che l'atomo di idrogeno occupa nella fisica della materia condensata, e per le stesse ragioni. I batteri sono i primi "atomi" di vita ad apparire nell'Universo conosciuto e tutto ciò che è fondamentale nella vita si ritrova nei batteri, nelle sue forme più semplici. Obiettivo del corso è quello indagare alcuni aspetti fondamentali dei sistemi viventi in un percorso che parte dai meccanismi interni con cui la cellula batterica "pensa" e agisce, passando per come la singola cellula si muove nell'ambiente fisico esterno e concludendosi con lo studio dei comportamenti collettivi di colonie batteriche. Tutti gli argomenti trattati nel corso prendono spunto dalla letteratura recente discutendone sia gli aspetti sperimentali che quelli di modellizzazione teorica.

OBIETTIVI SPECIFICI

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della regolazione genica nei procarioti e la dinamica delle reti trascrizionali.
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della dinamica dei fluidi a bassi Reynolds.
OF 3) Conoscere e comprendere le principali manifestazioni della natura fuori dall'equilibrio della materia attiva.

B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di discutere il comportamento dinamico di un network trascrizionale.
OF 5) Essere in grado di risolvere alcuni problemi elementari di idrodinamica a bassi Reynolds.
OF 6) Essere in grado di modelizzare la dinamica stocastica di sistemi di particelle attive.
OF 7) Essere in grado di descrivere con modelli continui la crescita di colonie batteriche.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Sfruttare le conoscenze acquisite per formulare modelli in grado di descrivere situazioni non trattate nel corso

D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper comunicare per iscritto un concetto avanzato
OF 10) Saper presentare una linea di ricerca attuale nell’ambito della biofisica

E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
L’obiettivo principale del corso di Biofisica Teorica e’ di mostrare come la meccanica statistica sia di importanza fondamentale per una comprensione quantitativa di molti
fenomeni biologici. A tal fine il corso si concentra su due aspetti molto generali presenti in una grande varietà di processi biologici: il ruolo del rumore e il rapporto
segnale/rumore; e l’emergenza di fenomeni collettivi.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Lo studente acquisira’ conoscenze fondamentali di meccanica statistica, processi stocastici elementari, fenomeni critici e inferenza statistica, atte alla caratterizzazione di fenomeni dinamici in presenza di rumore.
OF 2) Lo studente imparera’ la fenomenologia di vari processi biologici quali chemorecezione e
chemotassi, fotorecezione, proteine e reti neurali, materia attiva vivente e comportamenti di gruppo.
OF 3) Lo studente acquisira’ nozioni di modellizzazione dei fenomeni analizzati
….
B – Capacità applicative
OF 4) Lo studente imparera’ ad applicare concetti e modelli teorici allo studio di fenomeni biologici precedentemente caratterizzati sperimentalmente. Imparera’ altresi’ a come costruire modelli partendo dai dati sperimentali.
…
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Lo studente dovra’ essere in grado di declinare approcci teorici astratti derivanti dalla fisica statistica a specifiche fenomenologie di comportamento in sistemi biologici
…
D – Abilità nella comunicazione
…
E - Capacità di apprendere
OF 6) Avere la capacità di consultare e interpretare letteratura scientifica sia di carattere prettamente teorico, sia con analisi sperimentali, in un contesto altamente interdisciplinare.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI

Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della meccanica
statistica
del non equilibrio,
con particolare enfasi sui modelli stocastici (e.q. equazioni di
Langevin)
i) che porti lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione
degli stessi, e
ii) che gli permetta di applicare con successo queste
conoscenze ai vari ambiti della fisica.

OBIETTIVI SPECIFICI

A - Conoscenza e capacità di comprensione
- Conoscere le basi della teoria cinetica
- Comprensione dell'uso dei processi stocastici

B – Capacità applicative
- Conoscere la teoria delle fluttuazioni e la risposta lineare.

C - Autonomia di giudizio
- Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di
applicarle successivamente nel contesto
piu' generale della meccanica statistica.

E - Capacita' di apprendere
- Avere la capacita' di consultare autonomamente testi e articoli
scientifici al fine di approfondire
in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Comprendere le basi molecolari delle funzioni biologiche e la rete delle loro interazioni sia logiche che fisiche nel metabolismo cellulare.Understanding the molecular basis of biological functions and the network of their interactions, both logical and physical, in the cell metabolism

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Questo corso è pensato come una introduzione alla biologia e biofisica computazionale. Il corso è stato concepito come una proposta agli studenti per restringere la separazione tra il livello istituzionale dell'apprendimento e quello attivo della ricerca; è basato su tre tracce: i) ARGOMENTI (principi, idee); ii) METODI (algoritmi e tecniche computazionali); iii) PROSPETTIVE della biologia computazionale contemporanea. Riferimento e introduzioni critiche alla letteratura e a testi correnti saranno estensive e pensate come percorsi per lo studio individuale. Verrà fatto un certo sforzo nel collocare ogni tema discusso in un chiaro schema di riferimenti bibliografici per lo studio individuale, che sarà di aiuto nel preparare l'esame finale. Alla fine del corso alcuni ospiti presenteranno linee di ricerca originali di interesse per classi di studenti degli indirizzi di biosistemi, fisica della materia e teorico. Completando con successo il corso la studentessa/ente sarà in grado di orientarsi con successo nel mondo della biofisica computazionale a diverse scale (dalle molecole alle cellule), e di padroneggiare i principali algoritmi di computazione e analisi utilizzati nel campo.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Avere una prospettiva storico-critica della moderna biologia/biofisica computazionale
OF 2) Comprendere i fondamenti della moderna teoria evolutiva
OF 3) Acquisire una esperienza concreta di modelli di analisi dati basati sull'inferenza bayesiana
OF 4) Fare esperienza diretta dei principali database bioinformatici (SwissProt, pFam, PDB,…)

B – Capacità applicative
OF 7) Essere capaci di tradurre in pseudo-codici, almeno, i principali algoritmi di simulazione e analisi legati alla biofisica computazionale
OF 8) Migliorare la capacità di programmare in linguaggi di scripting (Python) o compilati (C/C++)
OF 9) Essere in grado di far girare una simulazione di dinamica molecolare di una proteina piccola su GROMACS

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di valutare la qualità di un articolo scientifico

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper riportare i risultati di un progetto di ricerca alla classe dei partecipanti al corso
OF 12) Saper partecipare attivamente alle discussioni in aula (in italiano e/o inglese)

E - Capacità di apprendere
OF 13) Acquisire scioltezza nel consultare database specifici (es. PubMed, Google Scholar), per sostenere/rifiutare una ipotesi di ricerca
OF 14) Partecipare attivamente all'organizzazione di gruppi di auto-apprendimento

Obiettivi formativi

Il corso di Computational Statistical Mechanics si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.

OBIETTIVI
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le principali tecniche per effettuare simulazioni al calcolatore.
OF 2) Conoscere la programmazione a oggetti con l’applicazione al calcolo scientifico.
OF 3) Conoscere i più comuni metodi di analisi dei dati prodotti dalle simulazioni.
OF 4) Comprendere i dati prodotti dalle simulazioni.

B – Capacità applicative
OF 5) Saper implementare un proprio codice di simulazione.
OF 6) Saper utilizzare le simulazioni per ottenere informazioni sulle proprietà fisiche dei sistemi studiati.
OF 7) Essere in grado di scrivere i codici per analizzare i dati prodotti dalle simulazioni.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare criticamente i risultati di “esperimenti numerici”.
OF 9) Integrare autonomamente le conoscenze acquisite al fine di affrontare nuovi problemi che richiedano ulteriori tecniche numeriche.
OF 10) Saper individuare la tecnica migliore per risolvere e studiare un problema fisico numericamente.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare con chiarezza a specialisti e non i risultati ottenuti
tramite manoscritti e presentazioni.
OF 12) Saper discutere in maniera chiara un argomento scientifico.
OF 13) Saper riprodurre i calcoli relativi ad un determinato argomento scientifico in maniera critica e consapevole.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di imparare nuovi algoritmi e tecniche numeriche attingendo dalla letteratura scientifica.
OF 15) Essere in grado di ideare e sviluppare un proprio progetto che consista nella scrittura di un codice di simulazione o nell’implementazione di una tecnica numerica.
OF 16) Saper superare difficoltà e imprevisti nell’implementazione di tecniche numeriche tramite idee e soluzioni originali.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso “Computational Solid State Physics” è quello di fornire sia le conoscenze di base teoriche, sia una diretta conoscenza pratica dei due principali approcci numerici in uso per la soluzione del problema quantistico a molti corpi in materia condensata:
a) la teoria del funzionale densità, che permette di ottenere predizioni da principi primi di stati elettronici, energie strutturali e forze interatomiche in molecole e solidi;
b) i diversi metodi di Monte Carlo quantistico --- variazionale, diffusivo, basato sul path-integral --- che possono essere applicati allo studio numerico di sistemi quantistici a molti corpi (l'elio liquido o solido, il gas di elettroni, elettroni in atomi e molecole).
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria Hartree-Fock (H-F).
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria del Funzionale Densità (DFT).
OF 3) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria dello Pseudopotenziale (PPT)
OF 4) Conoscere e comprendere la teoria DFT+PPT dei sistemi cristallini
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo Monte Carlo (MC) variazionale per particelle identiche
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo “projection MC” per particelle identiche
OF 7) Conoscere e comprendere il metodo MC degli integrali su cammino (PIMC)
OF 8) Conoscere e comprendere il “problema del segno” per sistemi a molti fermioni identici
B – Capacità applicative
OF 9) Applicare DFT+PPT a sistemi di stato solido semplici (software Quantum Espresso)
OF 10) Applicare i diversi metodi Monte Carlo quantistici a sistemi semplici di molti bosoni o molti fermioni identici (scrittura di semplici codici C e uso di grandi codici FORTRAN pre-esistenti)
C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di valutare, per un solido o un fluido quantistico reale, quale o quali teorie e algoritmi presentati nel corso si adattano alla descrizione e/o predizione di quali proprietà fisiche
OF 12) Essere in grado di valutare la fattibilità, in termini di memoria e tempo CPU, di un progetto numerico di fisica molecolare o dei solidi
D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico-numerico
OF 14) Essere in grado di scrivere un report conciso e professionale sui risultati di un progetto teorico-numerico
E - Capacità di apprendere
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nella capacità di programmazione C
OF 16) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso di software e codici pre-esistenti
OF 17) Orientarsi e progredire nelle capacità di visualizzazione grafica dei propri risultati
OF 18) Orientarsi e progredire nella capacità di lettura di rassegne e articoli di ricerca

Obiettivi formativi

Il principale obiettivo di Object Oriented Programming for Data Processing è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito dell’analisi dati nella ricerca attuale.

Il corso mira a familiarizzare gli studenti con le moderne tecniche di programmazione usate nell'analisi dati. Nella prima parte del corso, sarà presentato il C++ e la programmazione object-oriented e saranno risolti problemi di fisica con i Strategy and Composition patterns. Sarà discusso ROOT ed usato per l'analisi dei dati e l'immagazzinamento persistente di dati. Nella seconda parte del corso verrà introdotto il Python ed i package NumPy e SciPy. Il package MatPlotLib verrà usato per la visualizzazione ed animazione dei dati.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere programmazione orientata ad oggetti
OF 2) Comprendere il polimorfismo e le sue applicazioni in problemi di fisica
OF 3) Usare librerie di ROOT per analisi dati
OF 4) Conoscere gli ingredienti base per simulazione numerica di processi fisici
OF 5) Comprendere le principali caratteristiche di Python per analisi dati
OF 6) Conoscere le nozioni base di Machine Learning ed applicazioni

B – Capacità applicative
OF 7) Implementare classi polimorfiche per nozioni di fisica
OF 8) Realizzare simulazioni numeriche tramite uso di classi polimorfiche ed oggetti
OF 9) Fare analisi dati con ROOT e usare classi per graficare e interpolazioni di dati in C++
OF 10) Usare Jupyter Notebook e i pacchetti SciPy, Numpy e Matplotlib per simulazioni numeriche ed analisi dati con Python

C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite in analisi dati e simulazioni numeriche anche in altri ambiti di fisica ed in contesti commerciali ed industriali
OF 12) Essere in gradi di applicare tecniche di Machine Learning in Python a problemi di fisica

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) essere in grado di illustrare il concetto di polimorfismo con esempi applicati in fisica

E - Capacità di apprendere
OF 13) Essere in grado di approfondire aspetti più avanzati di programmazione ad oggetti in autonomia
OF 14) Essere in gradi di realizzare simulazioni numeriche per processi fisici più complessi come quelli trattati nei corsi di Laboratorio di Fisica
OF 15) Essere in grado di fare analisi dati ed interpolazioni numeriche nei corsi di Laboratorio di Fisica

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il principale obiettivo del corso di Advanced Mathematical Methods for Physics è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito della ricerca attuale. Il corso è strutturato con quattro canalizzazioni, con contenuti alquanto diversi.

Lo scopo del terzo canale è quello di fornire le conoscenze di base delle tecniche di calcolo analitico che sono correntemente utilizzati nel campo della fisica teorica:
a) Formalizzazione degli sviluppi perturbativi ed asintotici, base di molte tecniche di calcolo correntemente utilizzate nella fisica teorica.
b) Introduzione di alcune tecniche perturbative --- Boundary Layers, WKB, Multiple Scale, Renormalization Group --- ed analisi del loro campo di applicazione.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti delle teorie perturbative
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti dell’analisi asintotica
OF 3) Conoscere e comprendere la teoria delle Boundary Layers
OF 4) Conoscere e comprendere il metodo WKB
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo delle Scale Multiple
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo del Gruppo di Rinormalizzazione e sua connessione con l’analisi asintotica

B – Capacità applicative
OF 7) Applicare l’analisi asintotica nella soluzione approssimata di problemi complessi.
OF 8) Applicare la teoria delle Boundary Layers, WKB e Multiple Scale a problemi semplici.
OF 9) Applicare la teoria del Gruppo di Rinormalizzazione allo studio di semplici equazioni differenziali ordinarie.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di analizzare un semplice problema perturbativo.
OF 11) Essere in grado di valutare la tipologia di un semplice problema perturbativo ed utilizzare le tecniche piu’ adeguate al suo studio
D – Abilità nella comunicazione
OF 12) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico
OF 13) Essere in grado di illustrare le base delle tecniche perturbative.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Orientarsi e progredire autonomamente nello studio delle tecniche perturbative ed asintotiche.
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso delle tecniche asyntotiche in problemi piu’ evoluti.
OF 16) Orientarsi e progredire nelle capacità di lettura di rassegne ed articoli di ricerca.

Obiettivi formativi

Il corso discute la teoria della transizioni di fase e dei fenomeni
critici. Viene sviluppata in dettaglio la teoria del Gruppo di
Rinormalizzazione di sistemi statistici, sia per quel che riguarda il
cosiddetto gruppo di rinormalizzazione nello spazio reale che quello
nello spazio dei momenti. Il corso portera' a una consapevolezza delle
idee generali che sono alla base della teoria delle transizioni di
fase e a una padronanza delle tecniche dettagliate che consentono lo
sviluppo dei calcoli necessari.

Obiettivi formativi

Nel corso viene fornita allo studente la conoscenza dei principi fondamentali alla base dell’interazione tra radiazione e materia studiati dal punto di vista semi-classico e quantistico. Inoltre, il corso prevede lo studio della natura quanto-meccanica della luce e alla sua caratterizzazione in diversi regimi statistici. Il programma del corso è inoltre rivolto allo studio dell’ottica non-lineare e di alcune applicazioni pratiche dell’ottica quantistica.
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti dell’ottica quantistica e dell’ottica non lineare
OF 3) Comprendere i fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia, sia da un punto di vista semi-classico che quantistico
B – Capacità applicative
OF 4) Saper utilizzare modelli semi-classici e quantistici per la comprensione di fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia.
OF 5) Saper applicare i principi base dell’ottica quantistica per la risoluzione di problemi semplici relativi alle conoscenze acquisite.
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di giudicare quali fenomeni necessitano di una trattazione classica o quantistica della radiazione per essere compresi.
OF 7) Sviluppare doti di ragionamento quantitativo e abilità di “problem solving” che rappresentano la base per studiare, modellizzare, e comprendere fenomeni quantistici legati all’interazione tra radiazione e materia.
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le conoscenze apprese attraverso la presentazione di un lavoro scientifico collegato ad un argomento particolare affrontato a lezione.
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici nell’ambito dell’ottica quantistica.
OF 10) Avere la capacità di comprendere applicazioni pratiche che utilizzano i principi dell’ottica quantistica.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Biologia Molecolare è progettato allo scopo di fornire agli studenti le basi concettuali e metodologiche necessarie per studiare i meccanismi molecolari che regolano l'espressione genica in condizioni fisiologiche e patologiche. Oltre alle conoscenze sulla struttura e metabolismo degli acidi nucleici, il corso introdurrà le più rilevanti tecniche di clonaggio del DNA, manipolazione del DNA e dell'RNA e le applicazioni dell'Ingegneria Genetica alla ricerca di base e alla biomedicina. Gli argomenti discussi includeranno anche la generazione di nuove tecnologie di sequenziamento e del loro impatto nell’annotazione di classi emergenti di RNA non codificanti, tra cui long noncoding RNA e RNA circolari (verranno utilizzati esempi pratici tratti dalla letteratura recente). Il corso comprenderà lezioni e seminari. Alla fine del corso, gli studenti saranno in grado di applicare le conoscenze acquisite allo studio dei meccanismi di base dell'espressione genica, nonché di processi complessi come lo sviluppo, la divisione cellulare ed il differenziamento, e di sfruttarli per un uso pratico sia nella ricerca di base che applicata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) conoscere i meccanismi di regolazione dell'espressione genica e le modalità tecnologiche a disposizione per intervenire su di essa;
OF 2) conoscere la struttura e la funzione del genoma nell'uomo e nei principali sistemi modello;
OF 3) conoscere l'origine e il mantenimento della complessità biologica;
OF 4) comprendere l'influenza delle moderne tecnologie di sequenziamento per una migliore descrizione e per lo studio delle dinamiche del trascrittoma nell'uomo e nei principali sistemi modello;
OF 5) comprendere la rete di interazioni tra le molecole biologiche nei meccanismi di regolazione dell'espressione genica.

B – Capacità applicative
OF 6) Saper discriminare le tecniche da applicare a seconda delle diverse problematiche da affrontare nel campo della biologia molecolare

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di utilizzare la terminologia specifica;
OF 8) Saper interpretare i fenomeni biologici in un contesto multi-scala e multifattoriale;
OF 9) Saper interpretare i risultati degli studi genomici

D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper riportare articoli già presenti in letteratura sotto forma di presentazione orale

E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di cercare e consultare la letteratura scientifica sui principali database biologici
OF 12) Avere la capacità di valutare l'importanza e il rigore di dati scientifici pubblicati

Obiettivi formativi

Obiettivi generali: acquisire conoscenze sugli argomenti fondamentali della Fisica Matematica e sui metodi matematici relativi.
Obiettivi specifici:
Conoscenza e comprensione: al temine del corso lo studente conoscerà le basi della teoria dei sistemi dinamici, la struttura matematica del formalismo hamiltoniano e della teoria delle perturbazioni, i metodi di base per lo studio dal punto di vista della Fisica Matematica di alcuni aspetti della Fisica Moderna (Meccanica Statistica o Meccanica Quantistica).
Applicare conoscenza e comprensione: Gli studenti che abbiano superato l'esame saranno in grado di: i) studiare problemi di stabilità dell’equilibrio; ii) utilizzare il metodo di Hamilton-Jacobi per la determinazione di integrali primi; iii) portare in variabili azione-angolo un sistema hamiltoniano integrabile; iv) applicare la teoria delle perturbazioni e i metodi ad essa collegati a specifici problemi fisici ottenendo informazioni qualitative e quantitative sul moto; v) affrontare in modo rigoroso alcuni problemi di Meccanica Statistica o di Meccanica Quantistica.
Capacità critiche e di giudizio: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno le basi per riconoscere un approccio di tipo fisico-matematico ai problemi e analizzare analogie e differenze rispetto all'approccio tipico della Fisica Teorica
Capacità comunicative: Gli studenti che abbiano superato l'esame avranno maturato la capacità di comunicare concetti, idee e metodologie della fisica matematica.
Capacità di apprendimento: le conoscenze acquisite permetteranno uno studio, individuale o
impartito in altri insegnamenti, relativo ad aspetti più specialistici dei metodi della fisica matematica.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

Obiettivi generali:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Partendo dalla neurobiologia del sistema nervoso si concentrerà prima sui meccanismi che regolano le proprietà elettro-chimiche delle cellule nervose e delle loro connessioni fino a studiare la dinamica di popolazioni di reti di neuroni. La conoscenza acquisita sarà sulla fisica nonlineare e statistica di questo sistema confrontandola con il dato sperimentale.
OF 2) Gli studenti svilupperanno le competenze applicabili in generale nel campo della fisica teorica dei sistemi complessi e delle dinamiche nonlineari.
B – Capacità applicative
OF 3) Lo studente sarà in grado di comprendere le dinamiche di popolazioni neuronali alla base delle funzioni cognitive quali la decisione percettiva e la memoria a breve termine.
OF 4) Lo studente sarà in grado di applicare tecniche/metodi di analisi dei dati elettrofisiologici.
C - Autonomia di giudizio
OF 5) Grazie alla frequenza delle lezioni e alla regolare interazione durante le lezioni medesime, lo
studente svilupperà un’adeguata autonomia di giudizio, in quanto avrà modo di interfacciarsi
costantemente con il docente ed analizzare criticamente le informazioni apprese.
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Le competenze sulla neurobiologia del sistema nervoso consentiranno allo studente di affrontare interazioni con ambienti diversi da quello della fisica mettendolo nelle condizioni di avviare interazioni multidisciplinare nell’ambito delle scienze della vita.
E - Capacità di apprendere
OF 7) Lo studente avrà la capacità di valutare e risolvere varie problematiche di analisi dei dati e fisica dei sistemi complessi.
OF 8) Le conoscenze aquisite consentiranno allo studente di affrontare lo studio di articoli interdisciplinari sui fenomeni fisici alla base del comportamento del sistema nervoso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI

Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della meccanica
statistica
del non equilibrio,
con particolare enfasi sui modelli stocastici (e.q. equazioni di
Langevin)
i) che porti lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione
degli stessi, e
ii) che gli permetta di applicare con successo queste
conoscenze ai vari ambiti della fisica.

OBIETTIVI SPECIFICI

A - Conoscenza e capacità di comprensione
- Conoscere le basi della teoria cinetica
- Comprensione dell'uso dei processi stocastici

B – Capacità applicative
- Conoscere la teoria delle fluttuazioni e la risposta lineare.

C - Autonomia di giudizio
- Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di
applicarle successivamente nel contesto
piu' generale della meccanica statistica.

E - Capacita' di apprendere
- Avere la capacita' di consultare autonomamente testi e articoli
scientifici al fine di approfondire
in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire le conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di generazione di impulsi ultrabrevi, della loro propagazione in mezzi lineari e non-lineari, e delle tecniche di caratterizzazione della loro durata, forma spettrale, profilo spaziale e polarizzazione. Dare esempi di applicazione di impulsi ultrabrevi allo studio di processi dinamici in fisica, chimica e biologia (switch molecolari, isomerizzazione retinale, fotolisi in emoproteine). Approfondire la conoscenza di nuove tecniche di imaging ottico dal livello micro/nanoscopico, illustrando la fenomenologia fisica ad esse connessa, discutendo possibili scelte strumentali e presentando esempi applicativi "hands on" direttamente in laboratorio.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti e le applicazioni piu’ comuni della fotonica
OF 2) Comprendere i processi non lineari alla base della propagazione di impulsi luminosi nella materia
OF 3) Comprendere i principi della spettroscopia non-lineare formalizzati attraverso i diagrammi di Feynman

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare ad applicare le equazioni per la propagazione in regime lineare e non a casi reali come impulsi in fibra ottica
OF 5) Risolvere problemi legati al calcolo delle sezioni d’urto per specctroscopie lineari e non
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche numeriche per il calcolo dell’interazione radiazione-materia

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente a problemi complessi di natura fotochimica e fotobiologica

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i passaggi salienti necessari alla soluzione di problemi elementari inerenti la spettroscopia e l’interazione con la materia in regime non lineare

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso di Fisica dei Liquidi si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere gli stati disordinati della materia con particolare enfasi sulla connessione tra potenziale di interazione tra atomi e molecole e struttura del sistema. Verranno approfonditi i temi dei processi di ordinamento a corto raggio e la modellizzazione della dinamica atomica nella fase fluida e vetrosa. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle materia soffice disordinata.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la teoria classica dei fluidi, dalla modellizzazione di campo medio, fino alle teorie integrali e agli approcci perturbativi.
OF 2) Comprendere il significato fisico delle approssimazioni per la risoluzioni delle equazioni integrali.
OF 3) Conoscere come estrarre le proprietà statiche e dinamiche dallo studio di processi di scattering di raggi X e neutroni
OF 4) Conoscere il passaggio dalle teorie microscopiche al limite idrodinamico e l’effetto delle leggi di conservazione sulla dinamica delle fluttuazioni.

….
B – Capacità applicative
OF 5) Essere in grado di calcolare gli integrali di cluster che entrano nei coefficienti del viriale per semplici potenziali di interazione.
OF 6) Risolvere problemi di studio della struttura dei liquidi in presenza di campi esterni
OF 7) Essere in grado di applicare tecniche perturbative al primo ordine
…
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di comprendere i risultati di esperimenti e simulazioni su liquidi semplici e complessi.
OF 9) Saper giudicare quale chiusura integrale è più adeguata per un determinato problema.
…
D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper comunicare il risultato di simulazioni numeriche di liquidi semplici.
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
l corso di "Nanofotonica e Metodi Spettroscopici" si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle tecniche spettroscopiche e di nanofotonica nella materia condensata per comprendere le caratteristiche dei materiali dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici, reticolari e vibrazionali sia all’equilibrio che fuori equilibrio. Diverse tecniche spettroscopiche: scattering dei neutroni, scattering e assorbimento della radiazione elettromagnetica verranno studiate all’interno dello stesso formalismo della matrice di scattering S e del teorema della risposta lineare. Si capirà come da queste tecniche è possibile studiare lo spettro delle eccitazioni fondamentali nella materia condensata quali lo spettro fononico, l’assorbimento elettronico di particella libera, gli effetti della transizione superconduttiva nelle proprietà elettromagnetiche, le transizioni vibrazionali nei liquidi e nei sistemi biofisici. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia condensata.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti delle differenti spettroscopie nell’ambito della risposta lineare
OF 2) Comprendere come ricavare gli lo spettro delle eccitazioni rilevanti di liquidi densi e diliuti e solifìdi cristallini.
OF 3) Comprendere i principi dell’interazione tra radiazione e materia neutroni materia

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare a scegliere la tecnica spettroscopica più vantaggiosa per lo studio di specifici problemi di materia condensata
OF 5) Comprendere la complementarietà tra le tecniche spettroscopiche
OF 6) Essere in grado di comprendere le potenzialità e le limitazioni sperimentali delle varie tecniche considerate

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della fisica della materia condensata

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i concetti base delle diverse tecniche spettroscopiche e i risultati potenzialmente ottenibili nei vari ambiti.

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente testi di base e in qualche caso articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

Il corso discute la teoria della transizioni di fase e dei fenomeni
critici. Viene sviluppata in dettaglio la teoria del Gruppo di
Rinormalizzazione di sistemi statistici, sia per quel che riguarda il
cosiddetto gruppo di rinormalizzazione nello spazio reale che quello
nello spazio dei momenti. Il corso portera' a una consapevolezza delle
idee generali che sono alla base della teoria delle transizioni di
fase e a una padronanza delle tecniche dettagliate che consentono lo
sviluppo dei calcoli necessari.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso si pone come obiettivo lo studio dei fondamenti della Teoria Quantistica dei Campi a partire dalla quantizzazione dei campi liberi fino all'introduzione dell'interazione del campo di Dirac col campo elettromagnetico (QED) e alla definizione e calcolo della sezione d'urto. Lo studente al termine del corso avrà acquisito i concetti base della quantizzazione dei campi e sarà in grado di applicare le regole di Feynman per il calcolare una sezione d’urto a livello albero. Le conoscenze acquisite in questo corso sono indispensabili per i corsi più avanzati di Teoria dei Campi ed in particolare per chi prosegue col curriculum in Particle and Astroparticle Physics.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le basi della teoria dei campi classica e quantistica, descrizione Lagrangiana e Hamiltoniana. Saper individuare le simmetrie di un sistema fisico e le relative quantità conservate.
OF 2) Comprendere le basi della quantizzazione canonica e la sua applicazione ai campi liberi e in interazione. Comprendere la definizione della matrice di scattering.
OF 3) Conoscere la definizione e le basi del calcolo di una sezione d’urto.

B – Capacità applicative
OF 5) Conoscere le regole di Feynman per l’interazione del campo di Dirac col campo elettromagnetico (QED) ed essere in grado di fare una semplice previsione teorica della sezione d’urto di un processo di QED a livello albero in teoria delle perturbazioni.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della Teoria dei Campi, della rinormalizzazione e in generale del calcolo delle perturbazioni di ordine superiore al primo.

D – Abilità nella comunicazione
OF 10) Saper discutere di argomenti di teoria quantistica dei campi con il necessario rigore e la conoscenze delle approssimazioni in uso.

E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di consultare autonomamente testi e articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso e' quello di introdurre le nozioni di base della teoria moderna della gravitazione e delle sue piu' importanti implicazioni concettuali e astrofisiche.

Alla fine del corso lo studente dovra' 1) aver appreso gli strumenti di geometria differenziale che consentono di formulare le equazioni di Einstein e di derivarne le predizioni. 2) Aver compreso qual e' il ruolo del principio di equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale nella formulazione della teoria e perche' il campo gravitazionale agisca modificando la geometria dello spaziotempo.
3) Aver capito come utilizzare le simmetrie di un problema fisico per semplificare le equazioni di Einstein e consentire di trovare soluzioni. 4) Aver capito come si deriva la soluzione che descrive il
campo all'esterno di un corpo non rotante e a simmetria sferica (soluzione di Schwarzschild) e come e perche' questa soluzione possa anche descrivere un buco nero non rotante. 5) Aver appreso come si ricavano alcune delle principali predizioni della Relativita' Generale attraverso lo studio delle equazioni delle geodetiche che descrivono il moto di particelle libere in un campo gravitazionale. 6) Aver capito come si risolvono le Equazioni di Einstein nel limite di campo debole, per mostrare che le perturbazioni di uno spaziotempo si propagano come onde gravitazionali.

Alla fine del corso lo studente dovra' essere quindi in grado di:
1) saper calcolare come si trasformano vettori, uno-forme e tensori quando si cambia il sistema di riferimento; saper calcolare le derivate covarianti di questi oggetti geometrici e saper risolvere
esercizi che li coinvolgano in equazioni tensoriali.
2) saper calcolare come varia un vettore quando lo si trasporta parallelamente lungo un cammino in spaziotempo curvo, e saper derivare il tensore di curvatura utilizzando questa operazione.
3) saper derivare le equazioni di Einstein.
4) saper ricavare e interpretare alcuni degli effetti piu' importanti predetti dalla Relativita' Generale: redshift gravitazionale, deflessione della luce, precessione del perielio di Mercurio, esistenza delle onde gravitazionali.

Questo corso introduce il concetto fondamentale di spaziotempo curvo legato all'esistenza di un campo gravitazionale e spiega gli aspetti piu' importanti della rivoluzione scientifica operata dalla teoria di Einstein. Come tale e' quindi un corso di base per la laurea magistrale in Astronomia e Astrofisica, ma fa anche parte del bagaglio di cultura generale di un fisico moderno.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti della geometria differenziale
OF 2) Conoscere i fondamenti della Relativita’ Generale e i suoi concetti piu’ rilevanti, fra cui quello di buco nero e le onde gravitazionali
OF 3) Conoscere ed interpretare le applicazioni osservative della teoria
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di svolgere calcoli analitici di geometria differenziale
OF 5) Saper ricavare le equazioni di Einstein per il campo gravitazionale
OF 6) Saper ricavare e interpretare alcuni degli effetti piu' importanti predetti dalla Relativita' Generale
OF 7) Saper calcolare il moto geodetico nello spaziotempo di un buco nero
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Comprendere a fondo il concetto di spaziotempo curvo, di cambio di coordinate, e le consequenze dei principi di Equivalenza e di Covarianza Generale
D – Abilità nella comunicazione
OF 9) Saper presentare in forma scritta e orale le derivazioni principali riguardanti formule e teoremi di geometria differenziale
OF 10) Saper presentare in forma scritta e orale le derivazioni principali riguardanti la Relativita’ Generale: equazioni di Einstein, moto geodetica, metrica di un buco nero, onde gravitazionlai
E - Capacità di apprendere
OF 11) Avere la capacità di applicare le conoscenze del corso anche per comprendere e derivare argomenti piu’ avanzati

Obiettivi formativi

Il corso discute la teoria della transizioni di fase e dei fenomeni
critici. Viene sviluppata in dettaglio la teoria del Gruppo di
Rinormalizzazione di sistemi statistici, sia per quel che riguarda il
cosiddetto gruppo di rinormalizzazione nello spazio reale che quello
nello spazio dei momenti. Il corso portera' a una consapevolezza delle
idee generali che sono alla base della teoria delle transizioni di
fase e a una padronanza delle tecniche dettagliate che consentono lo
sviluppo dei calcoli necessari.

Obiettivi formativi

Il principale obiettivo di Object Oriented Programming for Data Processing è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito dell’analisi dati nella ricerca attuale.

Il corso mira a familiarizzare gli studenti con le moderne tecniche di programmazione usate nell'analisi dati. Nella prima parte del corso, sarà presentato il C++ e la programmazione object-oriented e saranno risolti problemi di fisica con i Strategy and Composition patterns. Sarà discusso ROOT ed usato per l'analisi dei dati e l'immagazzinamento persistente di dati. Nella seconda parte del corso verrà introdotto il Python ed i package NumPy e SciPy. Il package MatPlotLib verrà usato per la visualizzazione ed animazione dei dati.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere programmazione orientata ad oggetti
OF 2) Comprendere il polimorfismo e le sue applicazioni in problemi di fisica
OF 3) Usare librerie di ROOT per analisi dati
OF 4) Conoscere gli ingredienti base per simulazione numerica di processi fisici
OF 5) Comprendere le principali caratteristiche di Python per analisi dati
OF 6) Conoscere le nozioni base di Machine Learning ed applicazioni

B – Capacità applicative
OF 7) Implementare classi polimorfiche per nozioni di fisica
OF 8) Realizzare simulazioni numeriche tramite uso di classi polimorfiche ed oggetti
OF 9) Fare analisi dati con ROOT e usare classi per graficare e interpolazioni di dati in C++
OF 10) Usare Jupyter Notebook e i pacchetti SciPy, Numpy e Matplotlib per simulazioni numeriche ed analisi dati con Python

C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite in analisi dati e simulazioni numeriche anche in altri ambiti di fisica ed in contesti commerciali ed industriali
OF 12) Essere in gradi di applicare tecniche di Machine Learning in Python a problemi di fisica

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) essere in grado di illustrare il concetto di polimorfismo con esempi applicati in fisica

E - Capacità di apprendere
OF 13) Essere in grado di approfondire aspetti più avanzati di programmazione ad oggetti in autonomia
OF 14) Essere in gradi di realizzare simulazioni numeriche per processi fisici più complessi come quelli trattati nei corsi di Laboratorio di Fisica
OF 15) Essere in grado di fare analisi dati ed interpolazioni numeriche nei corsi di Laboratorio di Fisica

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere gli elementi dell’architettura hardware e software dei calcolatori elettronici e comprendere il modo in cui questi interagiscono.
OF 2) Conoscere le tecniche per lo sviluppo di codice ottimizzato tenendo conto delle caratteristiche architetturali della piattaforma di esecuzione.
OF 3) Conoscere i fondamenti della progettazione logica dei circuiti digitali usando linguaggi di descrizione hardware (VHDL)
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di valutare le prestazioni relative all’esecuzione di un codice su una determinata architettura di calcolo.
OF 5) Essere in grado di sviluppare codice scientifico ottimizzato per una determinata architettura di calcolo.
OF 6) Essere in grado di selezionare l’architettura di calcolo più indicata per l’esecuzione di una determinata applicazione.
OF 7) Essere in grado di implementare un circuito per mezzo di codice VHDL e di simulare la sua risposta.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per le necessità di calcolo nella Fisica Sperimentale o Teorica.
D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF 9) Essere in grado di tenersi aggiornati rispetto agli sviluppi delle architetture dei calcolatori elettronici

Obiettivi formativi

Nel corso viene fornita allo studente la conoscenza dei principi fondamentali alla base dell’interazione tra radiazione e materia studiati dal punto di vista semi-classico e quantistico. Inoltre, il corso prevede lo studio della natura quanto-meccanica della luce e alla sua caratterizzazione in diversi regimi statistici. Il programma del corso è inoltre rivolto allo studio dell’ottica non-lineare e di alcune applicazioni pratiche dell’ottica quantistica.
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti dell’ottica quantistica e dell’ottica non lineare
OF 3) Comprendere i fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia, sia da un punto di vista semi-classico che quantistico
B – Capacità applicative
OF 4) Saper utilizzare modelli semi-classici e quantistici per la comprensione di fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia.
OF 5) Saper applicare i principi base dell’ottica quantistica per la risoluzione di problemi semplici relativi alle conoscenze acquisite.
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di giudicare quali fenomeni necessitano di una trattazione classica o quantistica della radiazione per essere compresi.
OF 7) Sviluppare doti di ragionamento quantitativo e abilità di “problem solving” che rappresentano la base per studiare, modellizzare, e comprendere fenomeni quantistici legati all’interazione tra radiazione e materia.
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le conoscenze apprese attraverso la presentazione di un lavoro scientifico collegato ad un argomento particolare affrontato a lezione.
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici nell’ambito dell’ottica quantistica.
OF 10) Avere la capacità di comprendere applicazioni pratiche che utilizzano i principi dell’ottica quantistica.

Obiettivi formativi

Il Corso si propone di fornire le basi della Fisica Nucleare moderna, senza dimenticare i molteplici legami con altri campi della Fisica sia al livello fondamentale (dalla l'evoluzione stellare alla ricerca di segnali di nuova Fisica) e sia al livello applicativo (dalle applicazioni in campo medico a quelle in campo ambientale e dei beni culturali). L'esame finale comprendera`, oltre all'esame orale, la discussione di una tesina, con presentazione di una ventina di slides, su un argomento scelto tra quelli proposti, permettendo allo studente di approfondire un particolarecampo di interesse.

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
l corso di "Nanofotonica e Metodi Spettroscopici" si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle tecniche spettroscopiche e di nanofotonica nella materia condensata per comprendere le caratteristiche dei materiali dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici, reticolari e vibrazionali sia all’equilibrio che fuori equilibrio. Diverse tecniche spettroscopiche: scattering dei neutroni, scattering e assorbimento della radiazione elettromagnetica verranno studiate all’interno dello stesso formalismo della matrice di scattering S e del teorema della risposta lineare. Si capirà come da queste tecniche è possibile studiare lo spettro delle eccitazioni fondamentali nella materia condensata quali lo spettro fononico, l’assorbimento elettronico di particella libera, gli effetti della transizione superconduttiva nelle proprietà elettromagnetiche, le transizioni vibrazionali nei liquidi e nei sistemi biofisici. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia condensata.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti delle differenti spettroscopie nell’ambito della risposta lineare
OF 2) Comprendere come ricavare gli lo spettro delle eccitazioni rilevanti di liquidi densi e diliuti e solifìdi cristallini.
OF 3) Comprendere i principi dell’interazione tra radiazione e materia neutroni materia

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare a scegliere la tecnica spettroscopica più vantaggiosa per lo studio di specifici problemi di materia condensata
OF 5) Comprendere la complementarietà tra le tecniche spettroscopiche
OF 6) Essere in grado di comprendere le potenzialità e le limitazioni sperimentali delle varie tecniche considerate

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della fisica della materia condensata

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i concetti base delle diverse tecniche spettroscopiche e i risultati potenzialmente ottenibili nei vari ambiti.

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente testi di base e in qualche caso articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire le conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di generazione di impulsi ultrabrevi, della loro propagazione in mezzi lineari e non-lineari, e delle tecniche di caratterizzazione della loro durata, forma spettrale, profilo spaziale e polarizzazione. Dare esempi di applicazione di impulsi ultrabrevi allo studio di processi dinamici in fisica, chimica e biologia (switch molecolari, isomerizzazione retinale, fotolisi in emoproteine). Approfondire la conoscenza di nuove tecniche di imaging ottico dal livello micro/nanoscopico, illustrando la fenomenologia fisica ad esse connessa, discutendo possibili scelte strumentali e presentando esempi applicativi "hands on" direttamente in laboratorio.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti e le applicazioni piu’ comuni della fotonica
OF 2) Comprendere i processi non lineari alla base della propagazione di impulsi luminosi nella materia
OF 3) Comprendere i principi della spettroscopia non-lineare formalizzati attraverso i diagrammi di Feynman

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare ad applicare le equazioni per la propagazione in regime lineare e non a casi reali come impulsi in fibra ottica
OF 5) Risolvere problemi legati al calcolo delle sezioni d’urto per specctroscopie lineari e non
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche numeriche per il calcolo dell’interazione radiazione-materia

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente a problemi complessi di natura fotochimica e fotobiologica

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i passaggi salienti necessari alla soluzione di problemi elementari inerenti la spettroscopia e l’interazione con la materia in regime non lineare

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Questo corso è pensato come una introduzione alla biologia e biofisica computazionale. Il corso è stato concepito come una proposta agli studenti per restringere la separazione tra il livello istituzionale dell'apprendimento e quello attivo della ricerca; è basato su tre tracce: i) ARGOMENTI (principi, idee); ii) METODI (algoritmi e tecniche computazionali); iii) PROSPETTIVE della biologia computazionale contemporanea. Riferimento e introduzioni critiche alla letteratura e a testi correnti saranno estensive e pensate come percorsi per lo studio individuale. Verrà fatto un certo sforzo nel collocare ogni tema discusso in un chiaro schema di riferimenti bibliografici per lo studio individuale, che sarà di aiuto nel preparare l'esame finale. Alla fine del corso alcuni ospiti presenteranno linee di ricerca originali di interesse per classi di studenti degli indirizzi di biosistemi, fisica della materia e teorico. Completando con successo il corso la studentessa/ente sarà in grado di orientarsi con successo nel mondo della biofisica computazionale a diverse scale (dalle molecole alle cellule), e di padroneggiare i principali algoritmi di computazione e analisi utilizzati nel campo.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Avere una prospettiva storico-critica della moderna biologia/biofisica computazionale
OF 2) Comprendere i fondamenti della moderna teoria evolutiva
OF 3) Acquisire una esperienza concreta di modelli di analisi dati basati sull'inferenza bayesiana
OF 4) Fare esperienza diretta dei principali database bioinformatici (SwissProt, pFam, PDB,…)

B – Capacità applicative
OF 7) Essere capaci di tradurre in pseudo-codici, almeno, i principali algoritmi di simulazione e analisi legati alla biofisica computazionale
OF 8) Migliorare la capacità di programmare in linguaggi di scripting (Python) o compilati (C/C++)
OF 9) Essere in grado di far girare una simulazione di dinamica molecolare di una proteina piccola su GROMACS

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di valutare la qualità di un articolo scientifico

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper riportare i risultati di un progetto di ricerca alla classe dei partecipanti al corso
OF 12) Saper partecipare attivamente alle discussioni in aula (in italiano e/o inglese)

E - Capacità di apprendere
OF 13) Acquisire scioltezza nel consultare database specifici (es. PubMed, Google Scholar), per sostenere/rifiutare una ipotesi di ricerca
OF 14) Partecipare attivamente all'organizzazione di gruppi di auto-apprendimento

Obiettivi formativi

Il corso di Computational Statistical Mechanics si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere e saper applicare le tecniche numeriche classiche di dinamica molecolare e Monte Carlo. Si studieranno i metodi che consentono di generare traiettorie nello spazio delle fasi per il campionamento di diversi insiemi statistici. Verranno illustrate tecniche di calcolo dell'energia libera e verrà spiegato come usare tali informazioni nella descrizione del diagramma di fase di atomi e molecole. Al termine del corso, gli studenti avranno sviluppato doti di ragionamento quantitativo e abilità numeriche utili per descrivere, studiare e comprendere un'ampia classe di sistemi sia ordinati che disordinati. Inoltre, lo studente sarà anche in grado di utilizzare i più comuni programmi attualmente disponibili per lo studio di sistemi complessi (inclusi i sistemi colloidali e bio-molecolari) avendo sviluppato una piena conoscenza degli algoritmi e delle tecniche numeriche su cui tali programmi sono costruiti. In tale corso, verrà data particolare enfasi alla programmazione ad oggetti e alla programmazione generica nell'implementazione di un codice di simulazione. Nello specifico, verrà introdotto il linguaggio di programmazione C++ moderno, che verrà discusso nel contesto delle simulazioni atomistiche. Si illustrerà anche l'utilizzo del Python, tramite le librerie NumPy e MatPlotLib, per l'analisi e la visualizzazione dei dati prodotti dalle simulazioni. Durante il corso sono previste anche delle lezioni pratiche durante le quali gli studenti potranno applicare le conoscenze acquisite tramite l'implementazione di loro codici di simulazione. Gli studenti verranno anche stimolati a presentare i risultati ottenuti in modo da mettere alla prove le proprie abilità di comunicare in maniera chiara ed efficace tali risultati. Lo sviluppo di un codice di simulazione numerica costituirà per lo studente un'opportunità per ideare e sviluppare un proprio progetto con cui potrà mostrare, portandolo a termine, il proprio livello di apprendimento e la capacità di utilizzare autonomamente le conoscenze acquisite nel corso.

OBIETTIVI
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere le principali tecniche per effettuare simulazioni al calcolatore.
OF 2) Conoscere la programmazione a oggetti con l’applicazione al calcolo scientifico.
OF 3) Conoscere i più comuni metodi di analisi dei dati prodotti dalle simulazioni.
OF 4) Comprendere i dati prodotti dalle simulazioni.

B – Capacità applicative
OF 5) Saper implementare un proprio codice di simulazione.
OF 6) Saper utilizzare le simulazioni per ottenere informazioni sulle proprietà fisiche dei sistemi studiati.
OF 7) Essere in grado di scrivere i codici per analizzare i dati prodotti dalle simulazioni.

C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di analizzare criticamente i risultati di “esperimenti numerici”.
OF 9) Integrare autonomamente le conoscenze acquisite al fine di affrontare nuovi problemi che richiedano ulteriori tecniche numeriche.
OF 10) Saper individuare la tecnica migliore per risolvere e studiare un problema fisico numericamente.

D – Abilità nella comunicazione
OF 11) Saper comunicare con chiarezza a specialisti e non i risultati ottenuti
tramite manoscritti e presentazioni.
OF 12) Saper discutere in maniera chiara un argomento scientifico.
OF 13) Saper riprodurre i calcoli relativi ad un determinato argomento scientifico in maniera critica e consapevole.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Avere la capacità di imparare nuovi algoritmi e tecniche numeriche attingendo dalla letteratura scientifica.
OF 15) Essere in grado di ideare e sviluppare un proprio progetto che consista nella scrittura di un codice di simulazione o nell’implementazione di una tecnica numerica.
OF 16) Saper superare difficoltà e imprevisti nell’implementazione di tecniche numeriche tramite idee e soluzioni originali.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Lo scopo del corso “Computational Solid State Physics” è quello di fornire sia le conoscenze di base teoriche, sia una diretta conoscenza pratica dei due principali approcci numerici in uso per la soluzione del problema quantistico a molti corpi in materia condensata:
a) la teoria del funzionale densità, che permette di ottenere predizioni da principi primi di stati elettronici, energie strutturali e forze interatomiche in molecole e solidi;
b) i diversi metodi di Monte Carlo quantistico --- variazionale, diffusivo, basato sul path-integral --- che possono essere applicati allo studio numerico di sistemi quantistici a molti corpi (l'elio liquido o solido, il gas di elettroni, elettroni in atomi e molecole).
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria Hartree-Fock (H-F).
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria del Funzionale Densità (DFT).
OF 3) Conoscere e comprendere i fondamenti della teoria dello Pseudopotenziale (PPT)
OF 4) Conoscere e comprendere la teoria DFT+PPT dei sistemi cristallini
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo Monte Carlo (MC) variazionale per particelle identiche
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo “projection MC” per particelle identiche
OF 7) Conoscere e comprendere il metodo MC degli integrali su cammino (PIMC)
OF 8) Conoscere e comprendere il “problema del segno” per sistemi a molti fermioni identici
B – Capacità applicative
OF 9) Applicare DFT+PPT a sistemi di stato solido semplici (software Quantum Espresso)
OF 10) Applicare i diversi metodi Monte Carlo quantistici a sistemi semplici di molti bosoni o molti fermioni identici (scrittura di semplici codici C e uso di grandi codici FORTRAN pre-esistenti)
C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di valutare, per un solido o un fluido quantistico reale, quale o quali teorie e algoritmi presentati nel corso si adattano alla descrizione e/o predizione di quali proprietà fisiche
OF 12) Essere in grado di valutare la fattibilità, in termini di memoria e tempo CPU, di un progetto numerico di fisica molecolare o dei solidi
D – Abilità nella comunicazione
OF 13) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico-numerico
OF 14) Essere in grado di scrivere un report conciso e professionale sui risultati di un progetto teorico-numerico
E - Capacità di apprendere
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nella capacità di programmazione C
OF 16) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso di software e codici pre-esistenti
OF 17) Orientarsi e progredire nelle capacità di visualizzazione grafica dei propri risultati
OF 18) Orientarsi e progredire nella capacità di lettura di rassegne e articoli di ricerca

Obiettivi formativi

Il principale obiettivo di Object Oriented Programming for Data Processing è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito dell’analisi dati nella ricerca attuale.

Il corso mira a familiarizzare gli studenti con le moderne tecniche di programmazione usate nell'analisi dati. Nella prima parte del corso, sarà presentato il C++ e la programmazione object-oriented e saranno risolti problemi di fisica con i Strategy and Composition patterns. Sarà discusso ROOT ed usato per l'analisi dei dati e l'immagazzinamento persistente di dati. Nella seconda parte del corso verrà introdotto il Python ed i package NumPy e SciPy. Il package MatPlotLib verrà usato per la visualizzazione ed animazione dei dati.

OBIETTIVI SPECIFICI:

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere programmazione orientata ad oggetti
OF 2) Comprendere il polimorfismo e le sue applicazioni in problemi di fisica
OF 3) Usare librerie di ROOT per analisi dati
OF 4) Conoscere gli ingredienti base per simulazione numerica di processi fisici
OF 5) Comprendere le principali caratteristiche di Python per analisi dati
OF 6) Conoscere le nozioni base di Machine Learning ed applicazioni

B – Capacità applicative
OF 7) Implementare classi polimorfiche per nozioni di fisica
OF 8) Realizzare simulazioni numeriche tramite uso di classi polimorfiche ed oggetti
OF 9) Fare analisi dati con ROOT e usare classi per graficare e interpolazioni di dati in C++
OF 10) Usare Jupyter Notebook e i pacchetti SciPy, Numpy e Matplotlib per simulazioni numeriche ed analisi dati con Python

C - Autonomia di giudizio
OF 11) Essere in grado di applicare le conoscenze acquisite in analisi dati e simulazioni numeriche anche in altri ambiti di fisica ed in contesti commerciali ed industriali
OF 12) Essere in gradi di applicare tecniche di Machine Learning in Python a problemi di fisica

D – Abilità nella comunicazione
OF 13) essere in grado di illustrare il concetto di polimorfismo con esempi applicati in fisica

E - Capacità di apprendere
OF 13) Essere in grado di approfondire aspetti più avanzati di programmazione ad oggetti in autonomia
OF 14) Essere in gradi di realizzare simulazioni numeriche per processi fisici più complessi come quelli trattati nei corsi di Laboratorio di Fisica
OF 15) Essere in grado di fare analisi dati ed interpolazioni numeriche nei corsi di Laboratorio di Fisica

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il principale obiettivo del corso di Advanced Mathematical Methods for Physics è quello di fornire un'introduzione ai metodi computazionali più recenti, usati nell'ambito della ricerca attuale. Il corso è strutturato con quattro canalizzazioni, con contenuti alquanto diversi.

Lo scopo del terzo canale è quello di fornire le conoscenze di base delle tecniche di calcolo analitico che sono correntemente utilizzati nel campo della fisica teorica:
a) Formalizzazione degli sviluppi perturbativi ed asintotici, base di molte tecniche di calcolo correntemente utilizzate nella fisica teorica.
b) Introduzione di alcune tecniche perturbative --- Boundary Layers, WKB, Multiple Scale, Renormalization Group --- ed analisi del loro campo di applicazione.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere e comprendere i fondamenti delle teorie perturbative
OF 2) Conoscere e comprendere i fondamenti dell’analisi asintotica
OF 3) Conoscere e comprendere la teoria delle Boundary Layers
OF 4) Conoscere e comprendere il metodo WKB
OF 5) Conoscere e comprendere il metodo delle Scale Multiple
OF 6) Conoscere e comprendere il metodo del Gruppo di Rinormalizzazione e sua connessione con l’analisi asintotica

B – Capacità applicative
OF 7) Applicare l’analisi asintotica nella soluzione approssimata di problemi complessi.
OF 8) Applicare la teoria delle Boundary Layers, WKB e Multiple Scale a problemi semplici.
OF 9) Applicare la teoria del Gruppo di Rinormalizzazione allo studio di semplici equazioni differenziali ordinarie.

C - Autonomia di giudizio
OF 10) Essere in grado di analizzare un semplice problema perturbativo.
OF 11) Essere in grado di valutare la tipologia di un semplice problema perturbativo ed utilizzare le tecniche piu’ adeguate al suo studio
D – Abilità nella comunicazione
OF 12) Essere in grado di svolgere la presentazione dei risultati di un progetto teorico
OF 13) Essere in grado di illustrare le base delle tecniche perturbative.
E - Capacità di apprendere
OF 14) Orientarsi e progredire autonomamente nello studio delle tecniche perturbative ed asintotiche.
OF 15) Orientarsi e progredire autonomamente nell’uso delle tecniche asyntotiche in problemi piu’ evoluti.
OF 16) Orientarsi e progredire nelle capacità di lettura di rassegne ed articoli di ricerca.

Obiettivi formativi

Nel corso viene fornita allo studente la conoscenza dei principi fondamentali alla base dell’interazione tra radiazione e materia studiati dal punto di vista semi-classico e quantistico. Inoltre, il corso prevede lo studio della natura quanto-meccanica della luce e alla sua caratterizzazione in diversi regimi statistici. Il programma del corso è inoltre rivolto allo studio dell’ottica non-lineare e di alcune applicazioni pratiche dell’ottica quantistica.
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti dell’ottica quantistica e dell’ottica non lineare
OF 3) Comprendere i fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia, sia da un punto di vista semi-classico che quantistico
B – Capacità applicative
OF 4) Saper utilizzare modelli semi-classici e quantistici per la comprensione di fenomeni legati all’interazione tra radiazione e materia.
OF 5) Saper applicare i principi base dell’ottica quantistica per la risoluzione di problemi semplici relativi alle conoscenze acquisite.
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di giudicare quali fenomeni necessitano di una trattazione classica o quantistica della radiazione per essere compresi.
OF 7) Sviluppare doti di ragionamento quantitativo e abilità di “problem solving” che rappresentano la base per studiare, modellizzare, e comprendere fenomeni quantistici legati all’interazione tra radiazione e materia.
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare le conoscenze apprese attraverso la presentazione di un lavoro scientifico collegato ad un argomento particolare affrontato a lezione.
E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare articoli scientifici nell’ambito dell’ottica quantistica.
OF 10) Avere la capacità di comprendere applicazioni pratiche che utilizzano i principi dell’ottica quantistica.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI: Il corso "Soft and Biological Matter"
si propone di fornire le conoscenze necessarie per comprendere la struttura della materia soffice e biologica, nelle scale di lunghezza e tempi rilevanti.
Si studieranno le origini delle forze efficaci tra macromolecole, i processi di aggregazione
che risultano nella formazione di vescicole, micelle, membrane, i processi di formazione di
fasi gels, le proprieta' strutturali e dinamiche di polimeri sintetici e di rilevanza biologica (DNA e proteine). Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà dinamiche e strutturali della materia soffice e biologica.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere la fisica dei sistemi soffici e biologici
OF 2) Comprendere le forze energetiche ed entropiche
OF 3) Comprendere i meccanismi di aggregazione molecolare
OF 4) Comprendere la stabilita’ termodinamica ed i processi di separazione di fase in soft matter
B – Capacità applicative
OF5) Essere in grado di applicare tecniche/metodi imparati a nuovi problemi
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle nel contesto più generale della materia soffice e biologica
D – Abilità nella comunicazione
E - Capacità di apprendere
OF 7) Avere la capacità di consultare articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

Il Corso si propone di fornire le basi della Fisica Nucleare moderna, senza dimenticare i molteplici legami con altri campi della Fisica sia al livello fondamentale (dalla l'evoluzione stellare alla ricerca di segnali di nuova Fisica) e sia al livello applicativo (dalle applicazioni in campo medico a quelle in campo ambientale e dei beni culturali). L'esame finale comprendera`, oltre all'esame orale, la discussione di una tesina, con presentazione di una ventina di slides, su un argomento scelto tra quelli proposti, permettendo allo studente di approfondire un particolarecampo di interesse.

Obiettivi formativi

L'obiettivo del corso è presentare le idee fondamentali alla base del comportamento dei plasmi completamente ionizzati e di fornire una comprensione quantitativa dei principi fisici alla base del confinamento magnetico dei plasmi ad alta temperatura, concentrandosi sulle peculiarità del dispositivo tokamak.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Acquisire familiarità con tecniche avanzate di deep learning basato su modelli di reti neurali differenziabili con paradigmi di apprendimento supervisionato, non supervisionato e rinforzato; acquisire competenze di modellizzazione di problemi complessi, attraverso tecniche di deep learning, e saperle applicare a contesti applicativi diversi nei campi della fisica, della ricerca scientifica di base e applicata.

Gli argomenti trattati includono: richiami generali sul Machine Learning, reti neurali differenziabili, tecniche di regolarizzazione. Convolutional neural network, neural network per analisi di sequenze (RNN, LSTM/GRU, Transformers). Tecniche avanzate di apprendimento: transfer learning, domain adaptation, adversarial learning, self-supervised and contrastive learning, model distillation.
Graph Neural Networks (statici e dinamici) e applicazione a modelli strutturati per la fisica: modelli dinamici, simulazione di fluidi complessi, GNN Hamiltoniani e Lagrangiani. Modelli generativi e variazionali: variational mean-field theory, expectation maximization, modelli energy based e maximum entropy (Hopfield networks, Boltzman machines and RBM), AutoEncoders, Variational AutoEncoders, GANs, Autoregressive flow models, invertible networks, modelli generativi basati su GNN. Reti Neurali quantistiche.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscenza sul funzionamento delle reti neurali e loro interpretazione matematica come approssimatori universali
OF 2) Comprensione dei limiti e delle potenzialità di modelli avanzati di deep learning
OF 3) Compresione dei limit e delle potenzialità dell’uso del DL nel risolvere problemi di fisica
B – Capacità applicative
OF 4) Progettazione, implementazione, messa in esercizio e analisi di architetture di deep learning per risolvere problemi complessi in divers ambiti applicativi della fisica e della ricerca scientifica

C - Autonomia di giudizio
OF 5) Essere in grado di valutare le prestazioni di diverse architetture, e di valutare la capacità di generalizzazione delle stesse
D – Abilità nella comunicazione
OF 6) Essere in grado di comunicare con chiarezza la formulazione di un problema di apprendimento avanzato e la sua implementazione, la sua applicabilità in contesti realistici
OF 7) Essere in grado di motivare le scelte architetturali e di regolarizzazione alla base di un modello di DL

E - Capacità di apprendere
OF 8) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 9) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere gli elementi dell’architettura hardware e software dei calcolatori elettronici e comprendere il modo in cui questi interagiscono.
OF 2) Conoscere le tecniche per lo sviluppo di codice ottimizzato tenendo conto delle caratteristiche architetturali della piattaforma di esecuzione.
OF 3) Conoscere i fondamenti della progettazione logica dei circuiti digitali usando linguaggi di descrizione hardware (VHDL)
B – Capacità applicative
OF 4) Essere in grado di valutare le prestazioni relative all’esecuzione di un codice su una determinata architettura di calcolo.
OF 5) Essere in grado di sviluppare codice scientifico ottimizzato per una determinata architettura di calcolo.
OF 6) Essere in grado di selezionare l’architettura di calcolo più indicata per l’esecuzione di una determinata applicazione.
OF 7) Essere in grado di implementare un circuito per mezzo di codice VHDL e di simulare la sua risposta.
C - Autonomia di giudizio
OF 8) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle per le necessità di calcolo nella Fisica Sperimentale o Teorica.
D – Abilità nella comunicazione

E - Capacità di apprendere
OF 9) Essere in grado di tenersi aggiornati rispetto agli sviluppi delle architetture dei calcolatori elettronici

Obiettivi formativi

Obiettivi Formativi:

Il corso si pone come obiettivo di portare lo studente ad una approfondita conoscenza e comprensione delle proprieta' matematiche di base i) della propagazione ondosa non lineare, in presenza o meno di dispersione o dissipazione; ii) della costruzione di modelli matematici non lineari di interesse fisico, attraverso il metodo multiscala, come le equazioni solitoniche, e delle tecniche matematiche per risolverli, arrivando ad introdurre temi di ricerca attuale nella teoria dei solitoni e delle onde anomale. Alla fine del corso lo studente dovra' essere in grado i) di applicare i metodi acquisiti a problemi di fisica non lineare anche diversi da quelli descritti a lezione, in fluidodinamica, ottica non lineare, teoria della gravitazione, ecc.., risolvendo problemi tipici della dinamica non lineare; ii) di integrare in modo autonomo le conoscenze acquisite nel corso attraverso la letteratura suggerita, per risolvere anche problemi non trattati, ma di suo interesse specifico. Lo studente dovra' essere in grado di saper comunicare in modo appropriato e corretto quanto imparato nel corso. Dovra' avere le capacita' di consultare materiale supplementare, articoli scientifici di interesse, avendo acquisito le giuste conoscenze e capacita' critiche per valutarne il contenuto e l'utilita' per i suoi interessi scientifici. Dovra' infine essere in grado di ideare e sviluppare un progetto di ricerca scientifica in autonomia. Per ottenere tali finalita', si intende coinvolgerlo, durante le lezioni ed esercitazioni, attraverso quesiti di natura generale e specifica, legati agli argomenti trattati; oppure attraverso la presentazione, in aula, di approfondimenti concordati col docente.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso tratterà la fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle. Introdurrà le tecniche sperimentali utilizzate in fisica nucleare, sub-nucleare e nella fisica applicata, e descriverà il layout e la funzionalità degli esperimenti moderni. Verranno trattati anche la storia, i principi di funzionamento dei moderni acceleratori di particelle e le loro applicazioni nella fisica nucleare, subnucleare e medica.

Mediante lezioni in aula, seminari dedicati tenuti da esperti ed esercitazioni hands-on, il corso Detectors and Accelerators in Particle Physics si propone:
- di approfondire la conoscenza delle interazioni delle particelle elementari con la materia;
- di analizzare il funzionamento dei vari rivelatori usati per la rivelazione delle particelle elementari in fisica nucleare e subnucleare;
- di esaminare alcuni esperimenti attuali di maggior interesse;
- di fornire un’introduzione alla fisica degli acceleratori di particelle presentando anche progetti futuri;
- di insegnare a progettare e simulare semplici setup sperimentali utilizzando la libreria software Geant4.

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato familiarità con i moderni metodi di rivelazione e accelerazione di particelle. Avranno acquisito le basi per comprendere le motivazioni e il funzionamento delle varie parti di un esperimento di fisica delle alte energie o strumentazione per il controllo dei fasci nei laboratori di fisica medica. Ciò comprende la capacità di dimensionare e selezionare i rivelatori più adatti agli scopi degli esperimenti da esaminare o da progettare.
Sapranno descrivere misure di ionizzazione, posizione, energia, tempo, e quantità di moto delle particelle, nonché identificarne la tipologia. Svilupperanno competenza nell’estrarre in modo rapido e critico informazioni da libri e pubblicazioni specialistiche nel campo dei rivelatori e acceleratori.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti di fisica dei rivelatori di particelle
OF 2) Conoscere i fondamenti della fisica degli acceleratori di particelle
OF 3) Comprendere il linguaggio della fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle
B – Capacità applicative
OF 4) Capacità di progettare, dimensionare e scegliere i rivelatori adatti per uno specifico esperimento di fisica delle particelle
OF 5) Capacità di realizzare un semplice setup di simulazione con Geant4 di un rivelatore di particelle
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un rivelatoreper la fisica delle paricelle
OF 7) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un acceleratore di particelle
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Essere in grado di comunicare con chiarezza il funzionamento e proprietà di un rivelatore di particelle e di un acceleratore di particelle, e la loro applicabilità in contesti realistici
OF 9) Essere in grado di motivare le scelte architetturali alla base del Progetto di uno specifico rivelatore o acceleratore di particelle
E - Capacità di apprendere
OF 10) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 11) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile

Obiettivi formativi

CONOSCENZA E COMPRENSIONE
Al completamento del corso lo studente conoscerà i principi della relatività ristretta, con particolare riferimento al legame con la meccanica classica, l’elettromagnetismo, le trasformazioni dei campi tra sistemi di riferimento inerziali, i principi su cui si basano i moderni acceleratori di particelle, il moto relativistico di cariche in campi elettrici e magnetici e il funzionamento di acceleratori lineari, ciclotroni e sincrotroni
CAPACITA’ APPLICATIVE:
Lo studente sarà in grado di progettare in maniera schematica alcuni dispositivi utilizzati negli acceleratori, come ad esempio i quadrupoli, e discutere il moto delle cariche in questi dispositivi
AUTONOMIA DI GIUDIZIO
Lo studente sarà in grado di determinare i principi di funzionamento di un acceleratore circolare grazie ai concetti acquisiti di moto di betatrone e sincrotrone e di utilizzare in maniera indipendente il codice di simulazione ASTRA (A Space Charge Tracking Algorithm).
ABILITA’ DI COMUNICAZIONE
Lo studente sarà in grado di trattare argomenti legati agli acceleratori di particelle utilizzando termini e concetti tipici di questo settore

Obiettivi formativi

The objective of the course is to provide a general comprehension of the
physical phenomena underlying the slowing-down and diffusion/transport of
neutrons in media without and with nuclear fuel, and to illustrate the
mathematical tools necessary to carry out criticality calculations.
As a learning outcome, the student is expected to be able to perform and
interpret analytical calculations relative to the neutronic design of a
nuclear reactor, both in static and dynamic conditions.

Obiettivi formativi

Il corso fornisce una conoscenza approfondita dell’interazione delle radiazioni ionizzanti con i sistemi biologici, delle grandezze fisiche utilizzate per quantificarla e degli accorgimenti tecnici e normativi applicati per la salute dei lavoratori e della popolazione.

Obiettivi formativi

Il corso fornisce una conoscenza approfondita dei principi di funzionamento, dei sistemi e dei componenti nucleari, con particolare riguardo ai requisiti della sicurezza nucleare per l’intero impianto nucleare.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Fornire le conoscenze di base per la comprensione dei meccanismi di generazione di impulsi ultrabrevi, della loro propagazione in mezzi lineari e non-lineari, e delle tecniche di caratterizzazione della loro durata, forma spettrale, profilo spaziale e polarizzazione. Dare esempi di applicazione di impulsi ultrabrevi allo studio di processi dinamici in fisica, chimica e biologia (switch molecolari, isomerizzazione retinale, fotolisi in emoproteine). Approfondire la conoscenza di nuove tecniche di imaging ottico dal livello micro/nanoscopico, illustrando la fenomenologia fisica ad esse connessa, discutendo possibili scelte strumentali e presentando esempi applicativi "hands on" direttamente in laboratorio.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti e le applicazioni piu’ comuni della fotonica
OF 2) Comprendere i processi non lineari alla base della propagazione di impulsi luminosi nella materia
OF 3) Comprendere i principi della spettroscopia non-lineare formalizzati attraverso i diagrammi di Feynman

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare ad applicare le equazioni per la propagazione in regime lineare e non a casi reali come impulsi in fibra ottica
OF 5) Risolvere problemi legati al calcolo delle sezioni d’urto per specctroscopie lineari e non
OF 6) Essere in grado di applicare tecniche numeriche per il calcolo dell’interazione radiazione-materia

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente a problemi complessi di natura fotochimica e fotobiologica

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i passaggi salienti necessari alla soluzione di problemi elementari inerenti la spettroscopia e l’interazione con la materia in regime non lineare

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo gli argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
l corso di "Nanofotonica e Metodi Spettroscopici" si propone di fornire le conoscenze necessarie sulle tecniche spettroscopiche e di nanofotonica nella materia condensata per comprendere le caratteristiche dei materiali dal punto di vista dei gradi di libertà elettronici, reticolari e vibrazionali sia all’equilibrio che fuori equilibrio. Diverse tecniche spettroscopiche: scattering dei neutroni, scattering e assorbimento della radiazione elettromagnetica verranno studiate all’interno dello stesso formalismo della matrice di scattering S e del teorema della risposta lineare. Si capirà come da queste tecniche è possibile studiare lo spettro delle eccitazioni fondamentali nella materia condensata quali lo spettro fononico, l’assorbimento elettronico di particella libera, gli effetti della transizione superconduttiva nelle proprietà elettromagnetiche, le transizioni vibrazionali nei liquidi e nei sistemi biofisici. Al termine del corso, gli studenti svilupperanno doti di ragionamento quantitativo e abilità di risoluzione analitica utili per studiare, modellizzare e comprendere i fenomeni relativi alle proprietà elettroniche e vibrazionali della materia condensata.

OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti delle differenti spettroscopie nell’ambito della risposta lineare
OF 2) Comprendere come ricavare gli lo spettro delle eccitazioni rilevanti di liquidi densi e diliuti e solifìdi cristallini.
OF 3) Comprendere i principi dell’interazione tra radiazione e materia neutroni materia

B – Capacità applicative
OF 4) Imparare a scegliere la tecnica spettroscopica più vantaggiosa per lo studio di specifici problemi di materia condensata
OF 5) Comprendere la complementarietà tra le tecniche spettroscopiche
OF 6) Essere in grado di comprendere le potenzialità e le limitazioni sperimentali delle varie tecniche considerate

C - Autonomia di giudizio
OF 7) Essere in grado di integrare le conoscenze acquisite al fine di applicarle successivamente nel contesto più generale della fisica della materia condensata

D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Saper comunicare i concetti base delle diverse tecniche spettroscopiche e i risultati potenzialmente ottenibili nei vari ambiti.

E - Capacità di apprendere
OF 9) Avere la capacità di consultare autonomamente testi di base e in qualche caso articoli scientifici al fine di approfondire in modo autonomo alcuni argomenti introdotti durante il corso.

Obiettivi formativi

OBIETTIVI GENERALI:
Il corso tratterà la fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle. Introdurrà le tecniche sperimentali utilizzate in fisica nucleare, sub-nucleare e nella fisica applicata, e descriverà il layout e la funzionalità degli esperimenti moderni. Verranno trattati anche la storia, i principi di funzionamento dei moderni acceleratori di particelle e le loro applicazioni nella fisica nucleare, subnucleare e medica.

Mediante lezioni in aula, seminari dedicati tenuti da esperti ed esercitazioni hands-on, il corso Detectors and Accelerators in Particle Physics si propone:
- di approfondire la conoscenza delle interazioni delle particelle elementari con la materia;
- di analizzare il funzionamento dei vari rivelatori usati per la rivelazione delle particelle elementari in fisica nucleare e subnucleare;
- di esaminare alcuni esperimenti attuali di maggior interesse;
- di fornire un’introduzione alla fisica degli acceleratori di particelle presentando anche progetti futuri;
- di insegnare a progettare e simulare semplici setup sperimentali utilizzando la libreria software Geant4.

Alla fine del corso, gli studenti avranno sviluppato familiarità con i moderni metodi di rivelazione e accelerazione di particelle. Avranno acquisito le basi per comprendere le motivazioni e il funzionamento delle varie parti di un esperimento di fisica delle alte energie o strumentazione per il controllo dei fasci nei laboratori di fisica medica. Ciò comprende la capacità di dimensionare e selezionare i rivelatori più adatti agli scopi degli esperimenti da esaminare o da progettare.
Sapranno descrivere misure di ionizzazione, posizione, energia, tempo, e quantità di moto delle particelle, nonché identificarne la tipologia. Svilupperanno competenza nell’estrarre in modo rapido e critico informazioni da libri e pubblicazioni specialistiche nel campo dei rivelatori e acceleratori.
OBIETTIVI SPECIFICI:
A - Conoscenza e capacità di comprensione
OF 1) Conoscere i fondamenti di fisica dei rivelatori di particelle
OF 2) Conoscere i fondamenti della fisica degli acceleratori di particelle
OF 3) Comprendere il linguaggio della fisica dei rivelatori e degli acceleratori di particelle
B – Capacità applicative
OF 4) Capacità di progettare, dimensionare e scegliere i rivelatori adatti per uno specifico esperimento di fisica delle particelle
OF 5) Capacità di realizzare un semplice setup di simulazione con Geant4 di un rivelatore di particelle
C - Autonomia di giudizio
OF 6) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un rivelatoreper la fisica delle paricelle
OF 7) Essere in grado di analizzare e valutare le prestazioni di un acceleratore di particelle
D – Abilità nella comunicazione
OF 8) Essere in grado di comunicare con chiarezza il funzionamento e proprietà di un rivelatore di particelle e di un acceleratore di particelle, e la loro applicabilità in contesti realistici
OF 9) Essere in grado di motivare le scelte architetturali alla base del Progetto di uno specifico rivelatore o acceleratore di particelle
E - Capacità di apprendere
OF 10) Essere in grado di apprendere tecniche alternative e più complesse
OF 11) Essere in grado di implementare tecniche esistenti in maniera efficiente, robusta e affidabile