Oggi vi parlo del percorso in fisica della materia presso il Corso di laurea magistrale in Fisica dell'Università dell'Insubria. La fisica della materia di cosa si occupa? Tracciamo il perimetro di questa disciplina: noi studiamo la struttura le proprietà di sistemi su scale compresa tra l’Angstrom e il metro ovvero dall'atomo al mondo macroscopico. Ci colloquiamo dunque all'interno di questa vasta terra di mezzo che va dalla fisica delle interazioni fondamentali la fisica nucleare e subnucleare le particelle elementari da un lato e l'astrofisica e la cosmologia dall'altro. In questa regione avvengono diversi fenomeni che possiamo classificare in fisica atomica e molecolare, fisica della materia condensata, ottica, biofisica con tutte le innumerevoli applicazioni che influenzano notevolmente la vita quotidiana. Partendo dalle piccole scale e salendo parliamo di atomi e molecole per poi arrivare ai cluster tra cui il famoso fullerene, i nanotubi di carbonio per poi andare alle macromolecole che hanno tanta rilevanza nel mondo della biofisica. Salendo sempre in dimensione passiamo al mondo macroscopico con i gas quantistici, la condensazione di Bose Einstein, la super fluidità e poi c'è il grande capitolo della fisica dello stato solido. Lasciatemi fare solo due esempi: da un lato il grafene che recentemente è diventato molto importante per possibili future applicazioni e la superconduttività con tutti i fenomeni affascinanti che ne conseguono. Questi argomenti di fisica di base hanno avuto importantissime ripercussioni e importantissime applicazioni che influenzano notevolmente la vita quotidiana. Pensiamo solo all'elettronica con lo sviluppo dei semiconduttori fino ai circuiti integrati e al laser che è presente in moltissime applicazioni. Gli hard disk dei nostri computer sono basati sul fenomeno della magnetoresistenza gigante, le CCD presenti nelle nostre macchine fotografiche digitali. Per poi andare al futuro: le possibili applicazioni che si prevedono nei prossimi anni basate sulle nanotecnologie o possibilmente sul calcolo quantistico. Tutte queste ricerche sono state insignite innumerevoli volte da premi Nobel. Negli ultimi 20 anni ne contiamo circa una trentina che hanno spaziato in tutti i campi che ho precedentemente citato. Tuttavia non possiamo negare che la fisica della materia non ha l'appeal dell'astrofisica non ha l’appeal della fisica delle particelle elementari. In fondo è vero non studiamo le leggi fondamentali della natura non studiamo i costituenti ultimi della materia non studiamo nemmeno la struttura a larga scala dell'universo con i fenomeni ad altissima energia che avvengono in quel contesto. Tuttavia noi studiamo la complessità studiamo le proprietà emergenti dei sistemi o per dirla con le parole di un influente fisico della materia dello scorso secolo Phil Anderson More is different. Per comprendere meglio questo concetto possiamo riflettere che la materia condensata in fondo si basa su due grandi pilastri: da un lato la meccanica quantistica e dall'altro l'elettromagnetismo. In fondo due discipline note da più di un secolo. Per esempio la molecola più semplice che possiamo immaginare la molecola di idrogeno è descritta da una hamiltoniana che forse molti di voi hanno già visto. Con questa semplicissima struttura che in fondo ci dice che stiamo parlando di particelle che interagiscono con una interazione elettrostatica tuttavia la stessa identica espressione descrive anche sistemi molto diversi molecole ben più complesse della molecola di idrogeno fino ad arrivare al macromolecole biologiche per esempio al dna oppure le proteine oppure addirittura salendo sempre in dimensioni i virus che conosciamo bene o le cellule i batteri fino ad arrivare ad organismi ben più complessi. Tutti questi sistemi in fondo sono descritti esattamente dalla stesse leggi esattamente dalle stesse hamiltoniane. L'unica cosa che cambia è il numero di particelle e la tipologia le caratteristiche delle singole particelle e le loro masse le loro cariche ma qualitativamente tutto si basa sempre su meccanica quantistica ed elettromagnetismo. A dispetto dei comportamenti radicalmente diversi che tutti questi sistemi presentano in fondo è proprio vero morre is different. Non possiamo studiare tutto, questo è chiaro quindi il ruolo di una laurea magistrale sarà quello di fornire degli strumenti per capire vari fenomeni. In particolare possiamo dividere l'offerta formativa della laurea magistrale in fisica in corsi di base, corsi di approfondimento. Poi c'è un grande capitolo che tengo separato relativo all ottica perché richiede una presentazione separata e lasciatemi citare anche la possibilità di avere una laurea doppio titolo con l’università svedese Linnaeus. Passiamo in rassegna molto brevemente alcuni esempi per i corsi di base e i corsi di approfondimento. Alla base possiamo citare il corso di fisica statistica statistical physics 1 in cui si tratta di problemi della reversibilità dell'irreversibilità l'approccio all'equilibrio e concetti fondamentali della fisica dei sistemi di particelle interagenti. Nel successivo approfondimento su statistical physics II abbiamo transizioni di fase fluttuazioni fenomeni critici e un'introduzione anche alle simulazioni numeriche con metodi montecarlo. Un altro importantissimo capitolo è solid state physics che descrive la strutture cristalline con tutto quello che consegue, le strutture elettroniche, le proprietà di trasporto il magnetismo nella materia per poi arrivare a many body physics in cui si introducono i fenomeni come la superconduttività la superfluidità o l'effetto Hall quantistico. Corsi più legati a un approfondimento di queste discipline: possiamo citare quantum information theory che si basa sul libro di testo scritto dal professor Casati in collaborazione con il professor Benenti e qui si introducono i concetti di bit di qubit di crittografia quantistica di teleportation, tutte cose che abbiamo letto varie volte sui giornali. Poi abbiamo physics of dynamical systems in cui si parla di caos, di frattali, di dinamiche complesse che nascono da sistemi semplici. Io terrò un corso su collective properties of condensed matter system in cui parlerò di comportamenti cooperativi, di proprietà emergenti, della nascita delle proprietà topologiche della materia. E poi come ultimo esempio lasciatemi citare il corso di metamaterials che si basa sul libro di testo scritto dal docente professor Prati in cui si tratta l'interazione radiazione materia, le proprietà ottiche della materia e quindi si crea un ponte con il grande capitolo dell'ottica. L'ottica come dicevo merita un discorso a sé e merita una presentazione a sé che troverete altrove. Qui lasciatemi solo ricordare il gruppo di ottica presente presso il nostro dipartimento. Come ultima annotazione volevo citare la possibilità di avere un double degree, una laurea doppio titolo, con l'università Linnaeus di Kalmar in Svezia dove sono presenti gruppi che ben integrano le competenze di Como soprattutto centrati su nanotecnologie, sugli isolanti topologici e sul calcolo quantistico. Le prospettive dopo una laurea magistrale in fisica sono sostanzialmente indipendenti dalla particolare disciplina che si è scelto di approfondire in questo percorso e possiamo sempre citare la possibilità di proseguire con dottorato di ricerca, entrare nei settori di ricerca e sviluppo di imprese ad alta tecnologia, lavorare nell'ambito sanitario, nello sviluppo di strumentazioni avanzate, nel settore finanziario, nelle banche e nelle assicurazioni che sono sempre interessate ai metodi statistici che la fisica della materia usa quotidianamente così come l'analisi dati, i cosiddetti Big Data, e naturalmente abbiamo sempre la possibilità dell'insegnamento nelle scuole secondarie superiori. A questo punto, buona fortuna!