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 2020

La física de partícules al detector ATLAS de l’LHC

Dia: Dissabte 25 de gener

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

Sessió a càrrec de: ATLAS Group

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 1 de febrer

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Coordinació de la sessió: 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 microscopia 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.

Per a la sessió pràctica amb els microscopis electrònics ens dividirem en diversos grups. Tindreu l'oportunitat de treballar amb un microscopi electrònic d'escaneig i un de transmissió per visualitzar mostres reals preparades aquí a l'ICN2. La sessió durarà aproximadament 3 hores.

Caos i Complexitat a la Natura

Dia: Dissabte 29 de febrer

Horari: 10h a 14h

Lloc: Grup de Física Estadística. Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)

Coordinació de la sessió: UAB, Grup de Física Estadística

El caos es presenta a molts fenòmens de la natura, des de sistemes molt complexos com els meteorològics fins a una simple equació recursiva. Farem un recorregut per diferents sistemes que es troben a la natura i aprendrem a distingir un comportament caòtic d'un comportament aleatori. Veurem a més alguns exemples d'autoorganització, sistemes que en determinades circumstàncies s'ordenen espontàniament.

El paper dels sensors i sensors de paper

Dia: Dissabte 7 de març

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Coordinació de la sessió: 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.

Nanomaterials: del laboratori al carrer

Dia: Dissabte 13 de juny

Horari: 9.30h a 14h

Lloc: Sessió online

Coordinació de la sessió: 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!

Descobreix el poder de la Fotònica. Visita virtual a l’ICFO

Dia: Dissabte 3 d'octubre

Horari: 9.30h a 12.45h

Lloc: Sessió online a càrrec de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)

Coordinació de la sessió: ICFO

Saps que tenen en comú un fan del cine 3D, un fotògraf professional i un investigador de l’ICFO que treballa sobre criptografia quàntica? Tots fan servir la polarització per realitzar les seves passions. En aquesta sessió ens posem com objectiu entendre com funciona la polarització i com podem utilitzar-la a la ciència.

Començarem des dels aspectes més bàsics, manipulant lamines d’onda i polaritzadors per entendre com funciona la polarització. Desprès de haver posat ordre a les idees amb una ràpida sessió teòrica, ens posarem de nou mans a la obra per experimentar algunes aplicacions de la polarització.

Esperem que sortireu de ICFO recordant que la polarització és una característica de la llum que té moltes i diverses aplicacions importants a la ciència i a la nostra vida quotidiana.

Nanoelectrònica

Dia: Dissabte 17 d'octubre

Horari: 10h a 12h

Lloc: Sessió online a càrrec de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Coordinació de la sessió: 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:

  1. Sessió experimental: Com fabricar i mesurar els nanodispositius.

  2. Sessió teòrica: Com modelar la resposta elèctrica d’aquests materials i observarcom el comportament d’aquests canvia d’acord a la seva dimensió, en passar de macro a nano.

Cosmologia observacional

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

Sessió a càrrec de: Cosmology Group, IFAE

En aquesta sessió descobrirem els estudis de l’expansió accelerada de l’Univers que es fan en els projectes de cartografiat del cosmos, com el Dark Energy Survey (DES) en el que participa l'IFAE. Aquest projecte internacional càmera no s’estudia una galàxia en particular sinó moltes, i d’aquestes es calcula la velocitat a la qual s’allunyen. Així es pot mesurar l’estructura i l’expansió de l'Univers i en aquesta sessió veurem com.

Visita al Sincrotró ALBA

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: ALBA

Coordinació de la sessió: 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.

Simulacions d'àtoms ultrafreds

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Universitat de Barcelona

Sessió a càrrec de: Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB) 

Els experiments amb àtoms ultrafreds són importants per a la comprensió de la transició de fase quàntica i l'estudi dels condensats de Bose-Einstein (BEC), la superfluïditat bosònica o el magnetisme quàntic.

En aquesta sessió farem servir simulacions per entrendre els principis fonamentals de la mecànica quàntica.Treballarem el límit quantic tot comparant simulacions clàssiques i quàntiques per descobrir com afecta la funció d’ona i les lleis quàntiques al comportament de la matèria.

L'aigua sobre les superfícies nanoestructurades

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)

Coordinació de la sessió: 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 formar gotes d’una mida considerable 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’hidrògen entre les molècules d’aigua. 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 quan són llençades cap a la superfície sense trencar-se i formen ondulacions espectaculars. El caràcter hidrofílic o hidrofòbic es pot controlar modificant les superfícies. Superfícies no hidrofòbiques passen a ser hidrofòbiques quan som capaços de nanoestructurar-les. 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.

L'astrofísica amb dades dels telescopis MAGIC de la Palma

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

Sessió a càrrec de: Grup d'Astropartícules, IFAE

En aquesta sessió treballarem amb dades dels telescopis MAGIC, que detecten fotons de raigs Gamma d’alta energies a través les seves interaccions amb l’atmosfera. Així és com podem observar fonts molt diverses com ara nuclis galàctics actius, explosions de raigs gamma, púlsars, romanents de supernova, clústers de galàxies...
 

Tecnologies de detecció de partícules

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)

Sessió a càrrec de: Grup de Física Aplicada, IFAE

En aquesta sessió treballarem la detecció de partícules amb experiments pràctics amb els quals podrem comprovar que, més enllà del que podem veure a ull nu, hi ha un món diminut i energètic que ens passa desapercebut si no el sabem detectar. Veurem raigs còsmics, partícules alfa, electrons... i aprendrem que en el dia a dia de la recerca en física experimental la tecnologia juga un paper clau: necessitem desenvolupar nous detectors per estudiar els components de la natura.

Del BIT al QUBIT: Criptografia Quàntica i el test de Bell

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Grup d'Informació Quàntica GIQ. Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)

Coordinació de la sessió: Grup d'Informació Quàntica GIQ

En aquesta sessió descobrireu els fonaments de la física quàntica, la teoria del món microscòpic que està cridada a revolucionar les tecnologies del futur. Us confrontareu a les desconcertants lleis dels sistemes quàntics que desafien la concepció ordinària del món i que malgrat això, com descobrireu, fan possible la realització de tasques inassolibles segons qualsevol esquema clàssic.
 

El fenomen trivial no existeix

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: 10h a 14h

Lloc: Grup d'Òptica. Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

Coordinació de la sessió: Grup d'Òptica. Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

La diferència fonamental entre la física i altres ciències com la biologia o la sociologia és que la primera s’ocupa de fenòmens més senzills, més bàsics, més elementals; és a dir, més fàcils. Aquesta senzillesa dels fenòmens és el que permet trobar-ne explicacions robustes i, alhora, deduir-ne les lleis i establir les teories de la física. Ara bé, entre els fenòmens de la física no n’hi cap de trivial si ens hi fixem amb detall i en aquest seminari ho podrem comprovar amb alguns fenòmens òptics, que “a priori” semblen molt trivials. L’objectiu és fer-ne l’observació i justificar-ne l’explicació. Exemples d’aquests fenòmens serien: La rateta del Sol i la càmera fosca, l’arc de Sant Martí, la refracció en superfícies planes, el color dels objectes i la foscor de les taques o els materials birefringents.

Acte de cloenda

Dia: Sessió ajornada. Data pendent de confirmar

Horari: Per determinar

Lloc: Per determinar

Coordinació de la sessió: ICN2 i IFAE

Calendari 2020
Calendari 2020
Dissabte 25 de gener
Institut de Física d'Altes Energies (IFAE)
La física de partícules al detector ATLAS de l’LHC
Sessió teòrico-pràctica. De 10h a 14h
Dissabte 1 de febrer
Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Treballant amb electrons
Sessió teòrico-pràctica. De 10h a 14h
Dissabte 29 de febrer
Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)
Caos i Complexitat a la Natura
Sessió teòrico-pràctica. De 10h a 14h
Dissabte 7 de març
Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
El paper dels sensors i sensors de paper
Sessió teòrico-pràctica. De 10h a 14h
Dissabte 13 de juny
Sessió online de l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)
Nanomaterials: del laboratori al carrer
Sessió online. De 9.30h a 10h
Dissabte 3 d'octubre
Sessió online de l'Institut de Ciències Fotòniques (ICFO)
Descobreix el poder de la Fotònica. Visita virtual a l’ICFO
Sessió online. De 9.30h a 12.45h
Dissabte 17 d'octubre
Sessió online de l'Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Nanoelectrònica
Sessió online. De 10h a 12h