Ingegneria fisica

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L'ingegneria fisica è un ramo dell'ingegneria che si occupa dello studio di diverse discipline con un approccio ingegneristico, senza tuttavia perdere l'aspetto teorico: le principali sono fisica e matematica[1] e sono affiancate da corsi che rimandano ad altre ingegnerie quali informatica, nucleare, elettronica, chimica, materiali e meccanica. Tali materie possono essere applicate per lo studio ed il problem-solving di problemi della nostra società, in costante progresso tecnologico[1], e trova applicazione in svariati campi, specialmente quelli più avanzati e high-tech.

Storia

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L'ingegneria fisica è fra i più vecchi rami dell'ingegneria: infatti, all'Università di Toronto, il corso di ingegneria fisica ("engineering physics") è presente dal 1934 (tuttavia tale corso ha cambiato il proprio nome nel 1965 in "engineering science")[2]. In Italia sono attivi solo tre corsi di ingegneria fisica come laurea di primo livello, erogati dal Politecnico di Milano (a partire dall'anno accademico 2001-2002[3]), dal Politecnico di Torino e dall'Università Ca' Foscari Venezia (a partire dall'anno accademico 2020-2021[4])[5].

Descrizione

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Il corso di laurea di ingegneria fisica propone lo studio di materie che non sono riferiti ad un ramo in particolare della fisica, ma forniscono una solida base di fisica e fisica applicata, con corsi come fisica, elettromagnetismo, corsi di analisi, ottica, termodinamica; accanto a questa formazione fisica di base, le lauree in ingegneria fisica affiancano corsi con un'impronta più ingegneristica[6], con esami come statistica, informatica, chimica e telecomunicazioni. L'obiettivo dei corsi è quello di fornire ai laureandi delle basi solide sia in campo ingegneristico che scientifico[7]: i laureati in ingegneria fisica possono quindi proseguire i propri studi in entrambi gli ambiti, per esempio in lauree magistrali in nanotecnologie, nanomateriali, fisica pura, aerospaziale. Non mancano anche casi in cui studenti laureati in ingegneria fisica hanno poi continuato la propria carriera scolastica scegliendo strade diverse e non inerenti alla fisica, quali ad esempio medicina e giurisprudenza[7].

Confronto fra ingegneria fisica e fisica

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Sebbene molti corsi nei primi anni delle due lauree siano gli stessi, nella facoltà di ingegneria fisica viene posta una maggiore attenzione ai risvolti pratici e applicazioni in vari campi scientifici (tecnologia, informatica, meccanica, statistica); inoltre, i corsi di ingegneria fisica propongono negli anni successivi corsi più propriamente ingegneristici, appartenenti all'ingegneria industriale e all'ingegneria dell'informazione, mentre nelle lauree in Fisica vengono proposti corsi che hanno l'obiettivo di approfondire la scienza pura[8][9]. Entrambe le lauree forniscono un'adeguata preparazione per accedere, in seguito al conseguimento della laurea, al dottorato di ricerca in Fisica in ambito universitario o in campi di ricerca in ambito industriale.

Percorso di studio in Italia

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Laurea triennale

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Le uniche tre università che offrono corsi di laurea in ingegneria fisica sono il Politecnico di Milano, il Politecnico di Torino e l'Università Ca' Foscari Venezia. I tre corsi di laurea triennale presentano molti insegnamenti in comune, o comunque decisamente simili, soprattutto nel primo e nel secondo anno: si inizia creando una forte base di analisi e metodi matematici da applicare nei successivi e numerosi corsi di fisica e si affiancano corsi complementari quali, ad esempio, chimica ed informatica. Successivamente, specialmente al terzo anno, sono presenti corsi propedeutici alle lauree magistrali offerte dai due atenei i cui argomenti spaziano dalla fotonica ad alta energia alle nanotecnologie e nanomateriali. Dalla laurea triennale in ingegneria fisica è anche possibile accedere al corso di laurea magistrale in ingegneria nucleare.[10][11]

Laurea magistrale

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Al Politecnico di Milano sono presenti due indirizzi di laurea magistrale, entrambi erogati in lingua inglese: Nanooptics and Photonics , che si occupa dell'applicazione dei principi della fotonica a campi applicativi quali nanotecnologie, biotecnologie, nanomedicina e telecomunicazioni, e Nanophysics and Nanotechnology, che invece studia le tecnologie dei materiali magnetici e lo sviluppo di materiale delle nanostrutture.[12]

Al Politecnico di Torino sono presenti tre lauree magistrali, tutte erogate in lingua inglese: "Nanotecnologie per l'informazione e la comunicazione" (Nanotechnologies for the ICTs), che ha come obiettivo quello di portare il laureando a sviluppare nanodispositivi e nanotecnologie[13], "Fisica dei sistemi complessi" (Physics of complex systems), che ha l'obiettivo di creare ingegneri fisici con ottime capacità di modellazione e simulazione di sistemi complessi[14][15], e "Quantum Engineering", che ha l'obiettivo di formare un esperto di computazione quantistica, sensori quantistici e comunicazione quantistica.[16]

All'Università Ca' Foscari di Venezia è invece presente un corso di laurea magistrale erogato in lingua inglese in Engingeering Physics, con tre curricula: Quantum Science and Technology, Physics of the Brain e Physics of Finance and Economics. I tre curricula prevedono un anno di percorso comune con corsi avanzati in fisica e in ingegneria dell'informazione, e poi un anno specializzante. Il curriculum di Physics of the Brain è erogato insieme alla SISSA di Trieste, e permette di ricevere un diploma dalla SISSA in aggiunta alla laurea magistrale di ateneo.[17]

Gli atenei di Milano e Torino offrono la possibilità di proseguire gli studi oltre la laurea magistrale con corsi di dottorato di ricerca in fisica[18][19], mentre a Venezia è presente un corso di dottorato in Science and Technology of Bio and Nanomaterials.[20]

Figura dell'ingegnere fisico e sbocchi professionali

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La figura dell'ingegnere fisico unisce le proprie conoscenze dell'ingegneria ai principi di matematica e fisica di alto livello per elaborare strategie di problem solving e risolvere vari problemi legati al mondo del lavoro. Durante i suoi corsi di studio, l'ingegnere fisico apprende quindi diverse competenze: problem solving riguardante sia argomenti dettagliati e specifici sia un sistema nel suo complesso, capacità di analizzare dati fisici e statistici[21], capacità di lavorare in team multidisciplinari e capacità di ideare e di condurre esperimenti e/o processi che richiedano contemporaneamente elevate conoscenze in campo fisico e una solida base di natura ingegneristica[22].

L'ingegnere fisico è pertanto una figura trasversale, che può trovare sbocchi lavorativi sia in ambito della ricerca scientifica che in ambiente industriale avanzato; in particolare, in quest'ultimo campo, l'ingegnere fisico è una figura fondamentale in campi come ottica, fotonica e nanotecnologie, in cui può progettare prodotti e coordinare processi che richiedano solide basi scientifiche: per questo, l'ingegnere può trovare lavoro sia in centri di ricerca pubblici e privati sia in industrie che si occupano di tecnologie avanzate[12][21]. Inoltre, grazie alla sua versatilità, l'ingegnere fisico può trovare lavoro in svariati campi, come ad esempio quello delle strumentazioni biomediche, quello delle fibre ottiche, quello dei circuiti integrati[21] o negli istituti di ricerca in fisica nucleare.

Esempi di applicazioni

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JR-Maglev MLX01. Un esempio di applicazione dei superconduttori sono i Maglev(o treni a levitazione magnetica), che si muove grazie all'attrazione e alla repulsione magnetica dei superconduttori.

Superconduttori

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Lo stesso argomento in dettaglio: Superconduttività.

Un esempio di campo in cui l'ingegneria fisica si è rilevata molto importante è quello dei superconduttori, ovvero metalli che ad alcune temperature perdono la resistenza elettrica interna e quindi non viene dissipata energia per effetto Joule al passaggio di corrente. Poiché la maggior parte dei metalli superconduttori assume la proprietà di superconduttività a temperature estremamente basse: ad esempio intorno a 1 K per l'alluminio[23], intorno ai 4 K per il mercurio[24], intorno ai 7 K per il piombo[24]. Proprio per tale caratteristica, i superconduttori sono stati impiegati in misura ristretta fino al 1987, quando vennero scoperti superconduttori definiti "ad alta temperatura critica", come ad esempio l'azoto liquido, che presenta la superconduttività a 77 K, che hanno potuto ampliare la gamma delle applicazioni di questi materiali.

Compito dell'ingegnere fisico è da un lato quello di poter costruire cavi superconduttori per applicazioni su larga scala, dall'altro quello di studiare il fenomeno della superconduttività, ancora oggi non compreso appieno, per poter sviluppare altri superconduttori[25].

Trattamento di una superficie con tecnologia laser: sezione trattata a destra e non trattata a sinistra.

Laser

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Lo stesso argomento in dettaglio: Laser.

Un importante esempio di applicazione degli studi di ingegneria fisica è la fotonica ed in particolare lo studio dei laser. Il laser è un impulso di luce dalla durata molto ridotta, nella scala dei femtosecondi. Le applicazioni dei laser possono essere ad esempio la fusione nucleare a confinamento inerziale, sistemi di trasmissione di fibra ottica, studi di ottica quantistica, laser scanner, trattamento superfici, sviluppo dei computer quantistici, crittografia quantistica, biomedicina, lo studio del comportamento di conduttori e semiconduttori[25][26]. In particolare, i laser a semiconduttori hanno una importante rilevanza nelle comunicazioni ottiche e nel design di computer ottici.

Elenco discipline di studio

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Note

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  1. ^ a b (EN) Engineering Physics | Careers & Sample Curriculum | The Princeton Review, su princetonreview.com. URL consultato il 3 maggio 2019.
  2. ^ (EN) Engineering Physics | Division of Engineering Science, su engsci.utoronto.ca. URL consultato il 3 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 22 marzo 2019).
  3. ^ Offerta formativa, su fisi.polimi.it. URL consultato il 5 maggio 2019.
  4. ^ Ingegneria Fisica, su unive.it. URL consultato l'8 febbraio 2021.
  5. ^ Lauree Ingegneria Industriale, su cestor.it. URL consultato il 14/05/2019.
  6. ^ a b c d (EN) Engineering physics, su Engineering Science, 21 dicembre 2016. URL consultato il 14 maggio 2019.
  7. ^ a b (EN) Engineering Physics Certificate Program |, su engineeringphysics.princeton.edu. URL consultato il 3 maggio 2019.
  8. ^ CORSO DI LAUREA IN INGEGNERIA FISICA | Politecnico di Torino, su didattica.polito.it. URL consultato il 5 maggio 2019.
  9. ^ (EN) Comparison engineering physics and physics (PDF), su engineering.sfasu.edu. URL consultato il 15 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 14 maggio 2019).
  10. ^ Piano degli studi: Politecnico di Torino, su didattica.polito.it. URL consultato il 14 maggio 2019.
  11. ^ Piano degli studi: Politecnico di Milano, su www4.ceda.polimi.it. URL consultato il 14 maggio 2019.
  12. ^ a b (EN) Engineering Physics, su www4.ceda.polimi.it. URL consultato il 15 maggio 2019.
  13. ^ Politecnico di Torino | Servizi per la didattica, su didattica.polito.it. URL consultato il 13 maggio 2019.
  14. ^ Politecnico di Torino | Benvenuto, su didattica.polito.it. URL consultato il 13 maggio 2019.
  15. ^ Politecnico di Torino | Presentazione, su didattica.polito.it. URL consultato il 13 maggio 2019.
  16. ^ QUANTUM ENGINEERING | Politecnico di Torino, su www.polito.it, 24 gennaio 2023. URL consultato il 22 aprile 2023.
  17. ^ Home:*(cm13)Engineering Physics, su Università Ca' Foscari Venezia. URL consultato il 1º luglio 2022 (archiviato dall'url originale il 5 luglio 2022).
  18. ^ Dottorato di ricerca Politecnico di Torino, su dottorato.polito.it. URL consultato il 16 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 4 maggio 2019).
  19. ^ Dottorato di ricerca Politecnico di Milano, su dottorato.polimi.it. URL consultato il 16 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 17 maggio 2019).
  20. ^ (EN) Programme and courses:PhD Degrees, su Università Ca' Foscari Venezia. URL consultato il 1º luglio 2022 (archiviato dall'url originale il 1º luglio 2022).
  21. ^ a b c (EN) Engineering Physics - Career Services, su carleton.ca. URL consultato il 14 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 24 novembre 2020).
  22. ^ (EN) Engineering Physics Program, su Department of Physics, 20 maggio 2011. URL consultato il 14 maggio 2019.
  23. ^ (EN) John F. Cochran e D. E. Mapother, Superconducting Transition in Aluminum, in Physical Review, vol. 111, n. 1, 1º luglio 1958, pp. 132–142, DOI:10.1103/PhysRev.111.132. URL consultato il 9 maggio 2019.
  24. ^ a b (EN) B. T. Matthias, T. H. Geballe e V. B. Compton, Superconductivity [collegamento interrotto], in Reviews of Modern Physics, vol. 35, n. 1, 1º gennaio 1963, pp. 1–22, DOI:10.1103/revmodphys.35.1. URL consultato il 9 maggio 2019.
  25. ^ a b Il mondo dell'Ingegneria fisica (PDF), su fisi.polimi.it. URL consultato il 9 maggio 2019.
  26. ^ (EN) Overview – Bulletin, su bulletin.engin.umich.edu. URL consultato il 17 maggio 2019.
  27. ^ Engineering Physics < Kettering University, su catalog.kettering.edu. URL consultato il 17 maggio 2019.
  28. ^ (EN) Engineering physics (PDF), su career.uconn.edu. URL consultato il 14 maggio 2019.
  29. ^ a b c (EN) Departments | Engineering Physics Certificate Program, su engineeringphysics.princeton.edu. URL consultato il 14 maggio 2019.
  30. ^ a b (EN) Bachelor of Science in Engineering Physics, su COLLEGE OF ENGINEERING. URL consultato il 14 maggio 2019.
  31. ^ (EN) Curriculum - School of Engineering Science - Simon Fraser University, su sfu.ca. URL consultato il 17 maggio 2019.
  32. ^ (EN) Engineering Physics, su pacific.edu. URL consultato il 17 maggio 2019.
  33. ^ (EN) Engineering Physics Profession, su Engineering Physics, 4 febbraio 2015. URL consultato il 17 maggio 2019.
  34. ^ (EN) Engineering Physics, su eng-physics.engin.umich.edu. URL consultato il 17 maggio 2019.
  35. ^ (EN) Overview - Engineering Physics B.S., su Engineering Physics, 12 febbraio 2015. URL consultato il 14 maggio 2019 (archiviato dall'url originale il 14 maggio 2019).

Bibliografia

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  • Matt Young, Optics and Lasers, An Engineering Physics Approach, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, 1977, pp. 169–170, ISBN 978-3540081265

Voci correlate

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Altri progetti

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