El curs

Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)
Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Sincrotró ALBA
ICCUB
Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)
Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)

De gener a novembre 2021

El curs de Física del programa Bojos per la ciència de la Fundació Catalunya La Pedrera és un curs desenvolupat conjuntament per l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) i l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) orientat a estudiants de 1r de batxillerat amb especial interès i talent per la física. L’objectiu bàsic d’aquest curs és fomentar la vocació científica d’aquests joves i en especial el seu entusiasme per la física. En algunes de les sessions l’alumnat pot trobar idees i propostes per al seu Treball de Recerca de batxillerat que podrà dur a terme, si és el cas, amb el suport del professorat del curs.

Què vol dir fer recerca en física? No només hi ha una resposta i en el curs de Física del programa Bojos per la ciència veurem tot un seguit de projectes que estan a la frontera de la recerca i així entendrem com és el dia a dia de la recerca d’un físic. Estudiar l’estructura de l’univers i l’estructura de la matèria, entendre la física quàntica i posar-la al servei de les comunicacions, desenvolupar sensors amb nous materials i fabricar detectors que es fan servir als acceleradors de partícules, analitzar els processos caòtics de la natura i aprendre a dominar la llum i trobar-ne noves aplicacions.

La feina dels investigadors en física va des del més petit fins al més gran, de les partícules als àtoms i fins al cosmos sencer. En aquest curs, podrem experimentar aquestes diverses branques de la física i així tenir una idea més propera de com és realment aquesta recerca. I no ens oblidem de la tecnologia. La física experimental i aplicada està molt lligada al desenvolupament de noves tecnologies que no només serveixen per estudiar amb detall el que ens envolta, sinó també a fer avançar la societat.

En aquest curs trobaràs els temes que sabem que t’interessen: la quàntica, la cosmologia, la matèria, les partícules,... Veuràs el experiments científics més grans i les aplicacions més innovadores. Però si una cosa volem que aprenguis amb aquest programa és a començar a pensar com un físic. Perquè veuràs que uns i altres - teòrics i experimentals, aplicats o fonamentals - fem coses molt diferents, però hi ha una cosa que ens uneix: tots volem explicar el que ens envolta a partir d’uns principis simples. Això és el que defineix a l’autèntic boig per la física.

El curs s'impartirà durant 14 dissabtes compresos entre el gener i el novembre de 2021. Les sessions es desenvoluparan de manera telemàtica, amb uns continguts que caldrà visualitzar i treballar des de casa amb, com a mínim, una setmana d’antelació i una sessió en directe de dues hores celebrada els dissabtes. Només si les condicions de salut i de seguretat ho permeten, seria possible una visita als espais de diferents centres catalans de recerca en física.

Les inscripcions al curs de Bojos per la física estaran obertes del 16 de setembre al 29 d’octubre de 2020 i entre tots els inscrits es seleccionaran 25 estudiants de 1r de batxillerat que participaran en aquesta edició del curs dins de la 9a edició del programa Bojos per la ciència que tindrà lloc al 2021.

En el curs es tractaran els següents àmbits:

  • Física de partícules
  • Nanotecnologia
  • Fotònica
  • Cosmologia
  • Astrofísica
  • Ciència de materials
  • Astronomia

 

Objectius específics

Entorn els estudis acadèmics

  • Fomentar entre els joves les vocacions científiques vinculades al món de la física, tenint en compte diferents àrees d’aplicació i de recerca, tot ajudant-los a orientar el seu futur acadèmic i professional.

Entorn la recerca

  • Difondre la recerca de frontera en física que es duu a terme als centres de recerca i universitats Catalanes.
  • Conèixer el funcionament dels centres de recerca vinculats amb la Física, una disciplina molt més diversa del que intueixen els estudiants joves.

Sessions 2021

La física de partículas en el detector ATLAS del LHC

Dia: Dissabte 5 de febrer

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Grup de ATLAS de I'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

En aquesta sessió descobrirem el món dels Quarks i els Leptons amb dades de debò aconseguides al detector ATLAS de LHC, l’accelerador de partícules més gran del món. Després d’una introducció a la recerca bàsica que es fa per estudiar les forces i partícules fonamentals de l’anomenat model estàndard, ens endinsarem en els mètodes que fan servir els investigadors: l’anàlisi de dades i les simulacions de les col·lisions d’hadrons.

Treballant amb electrons

Dia: Dissabte 30 de gener

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

L'electró és una partícula subatòmica amb una càrrega elèctrica elemental negativa. Sense els microscopis electrònics no podríem veure els nanomaterials què estem fent a l'ICN2. L'escala a la qual treballem a l'ICN2 fa dels microscopis electrònics l'única eina que ens permet veure nanomaterials per conèixer més sobre la seva estructura i caracteritzar morfològica, estructural i químicament les mostres amb les quals treballem.

Aquesta sessió té com a finalitat la producció, caracterització i posterior observació mitjançant tècniques de microscòpia electrònica de diferents materials nanoestructurats, principalment nanopartícules metàl·liques. Si voleu fer nanotecnologia, heu de dominar el seu ús o conèixer a personal especialitzat com el que conduirà aquesta sessió.
 

El paper dels sensors i sensors de paper

Dia: Dissabte 6 de març

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

El paper és un material fet de cel·lulosa, el polimer més abundant a la Terra. Llavors, per què no aprofitar aquest material per fer sensors de low-cost? En aquesta sessió coneixerem els principis físics i químics que permetran dissenyar sensors senzills i eficients en paper, així com la relació que hi ha entre aquest material i la nanotecnologia.

Visita al Sincrotró ALBA

Dia: Dissabte 17 d'abril

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec: Sincrotró ALBA

La font de llum del Sincrotró ALBA és la instal·lació científica singular més important del sud-oest d'Europa. ALBA funciona com un microscopi gegant que permet descobrir estructures de la matèria a escala atòmica i molecular. Les propietats de la llum que genera li permeten penetrar en la matèria de manera extremament selectiva, en àmbits com la física, la química, la biomedicina, el patrimoni cultural, medi ambient, etc.

L'aigua sobre les superfícies nanoestructurades

Dia: Dissabte 8 de maig

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Una de les moltes propietats sorprenents de l’aigua líquida és la seva elevada tensió superficial, la qual possibilita la formació de gotes. Aquestes gotes són estables a les humitats relatives habituals (30-40%), desafien la força de la gravetat i, en la seva absència, poden assolir grandàries considerables tal i com ens ho mostren sovint els astronautes de l’Estació Espacial Internacional. L’alta tensió superficial de l’aigua es fonamenta en l’enllaç de pont d’hidrogen. Quan les gotes interactuen amb superfícies, podem arribar a tenir dues situacions radicalment oposades: les gotes cobreixen la superfície (hidrofilicitat) o són rebutjades per la superfície (hidrofobicitat). En aquest darrer cas les gotes reboten elàsticament formant ondulacions espectaculars. El caràcter hidrofílic o hidrofòbic es pot controlar modificant les superfícies. Superfícies no hidrofòbiques passen a ser hidrofòbiques quan som capaços de crear artificialment estructures micro/nanomètriques. Aquesta habilitat de controlar la interacció de l’aigua amb superfícies ja ha trobat aplicacions en camps tant diversos com la construcció, l’ òptica, els teixits, etc.

Cosmologia

Dia: Dissabte 29 de maig

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

Física de partícules

Dia: Dissabte 5 de juny

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

Computació quàntica amb circuits superconductors

Dia: Dissabte 19 de juny

Horari: De 9.30h a 12.00h

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2) i Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

La computació quàntica utilitza una nova lògica basada en les lleis de la física quàntica per resoldre problemes que no són possibles de solucionar amb la computació clàssica. En aquesta sessió introduirem els conceptes bàsics de la física quàntica i com aquests s'empren en una nova manera de codificar i manipular la informació. Finalment explicarem com funciona un ordinador quàntic basat en circuits superconductors.

Descobreix el poder de la Fotònica

Dia: Dissabte 2 d'octubre

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)

Què tenen en comú una fibra òptica, una cotxe autònom, una placa solar i un pulsioxímetre (un dels clips que posen els metges als nostres dits quan volen saber quant oxigen tenim a la sang)? Tots funcionen gràcies a la fotònica, la ciència i la tecnologia de la llum!

A l'ICFO fer servir els fotons com eines valuoses i versàtils per entendre millor el nostre món i trobar solucions a problemes globals en camps diferents com la salut, l'energia i la informació.

En aquesta activitat dinàmica e interactiva, treballareu per grups per descobrir el potencial de la fotònica, comentant experiments i discutint sobre les aplicacions de la fotònica i els últims avenços en aquests camps.

Nanomaterials: del laboratori al carrer

Dia: Dissabte 9 d'octubre

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB)

L'entusiasme i l'elevat nivell d'especialització de gran part dels investigadors sovint provoca que la recerca en nous materials es focalitzi en invencions d'alt interès científic, però de difícil aplicació al nostre dia a dia.

Tanmateix, existeixen casos en els quals l'esforç en la recerca ha resultat en productes que fàcilment podrien entrar a la nostra vida quotidiana. 

Què passa si aquest esforç el fan investigadors catalans? I si ho fan en col·laboració amb una empresa catalana? En aquesta sessió veurem alguns d'aquests (nano)materials, que podran ser utilitzats en un futur en algunes aplicacions que ni t'imagines que podien existir!

“Els nanomaterials són materials a l'escala nanomètrica. Moltes d'ells tenen unes propietats sorprenents, com el grafè, molt resistent, flexible i conductor, o les nanopartícules metàl·liques, amb propietats plasmòniques i magnètiques.  En aquesta sessió, veurem una manera de "veure" i "caracteritzar" aquests nanomaterials mitjançant la tècnica de Microscopia de Forces Atòmiques (AFM), un microscopi que utilitza "el tacte"! A més, n'estudiarem una de les propietats més impressionants: la piezoelectricitat, és a dir, la conversió d'una deformació en energia elèctrica. Vols saber-ne més? No t'ho perdis!” 

Nanoelectrònica

Dia: Dissabte 16 d'octubre

Horari: Per determinar

Lloc: Sessió online

Sessió a càrrec de: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Aquesta sessió té com a objectiu mostrar les etapes de la fabricació i medició dels nanodispositius i explicar la connexió entre les seves propietats elèctriques i les seves aplicacions en la electrònica. Per això explicarem els desafiaments de l’electrònica moderna i els connectarem amb les tecnologies de fabricació i medició en els nostres laboratoris, explicant com utilitzem les nostres mesures per a discernir entre els possibles materials que, en un futur, es podrien convertir en la base de noves tecnologies. 

La pràctica té dos components: 

  • Sessió experimental: Com fabricar i mesurar els nanodispositius. 
  • Sessió teòrica: Com modelar la resposta elèctrica d’aquests materials i observar com el comportament d’aquests canvia d’acord a la seva dimensió, en passar de macro a nano.
Calendari 2021
Calendari 2021
Dissabte 30 de gener
Sessió online
Treballant amb electrons
Sessió online a càrrec de l’ICN2
Dissabte 5 de febrer
Sessió online
La física de partículas en el detector ATLAS del LHC
Sessió online a càrrec del Grup d'ATLAS de l'IFAE
Dissabte 6 de març
Sessió online
El paper dels sensors i sensor de paper
Sessió online a càrrec de l’ICN2
Dissabte 17 d'abril
Sessió online
Visita al Sincrotró ALBA
Sessió online a càrrec del Sincrotró ALBA
Dissabte 8 de maig
Sessió online
L'aigua sobre les superfícies nanoestructurades
Sessió online a càrrec de l’ICN2
Dissabte 29 de maig
Sessió online
Cosmologia
Sessió online a càrrec de l’IFAE
Dissabte 5 de juny
Sessió online
Física de partícules
Sessió online a càrrec de l’IFAE
Dissabte 19 de juny
Sessió online
Computació quàntica amb circuits superconductors
Sessió online a càrrec de l’ICN2 i l'IFAE. De 9.30h a 12h
Dissabte 2 d'octubre
Sessió online
Descobreix el poder de la Fotònica.
Sessió online a càrrec de l’ICFO
Dissabte 9 d'octubre
Sessió online
Nanomaterials: del laboratori al carrer
Sessió online a càrrec de l’ICMAB
Dissabte 16 d'octubre
Sessió online
Nanoelectrònica
Sessió online a càrrec de l’ICN2