Física
El curso
Bojos per la Física es un curso desarrollado conjuntamente por el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la Fundació Catalunya La Pedrera, orientado a estudiantes de 1º de bachillerato con especial interés y talento para la física. El objetivo básico de este curso es fomentar la vocación científica de estos jóvenes y en especial su entusiasmo por la física. En algunas de las sesiones del alumnado puede encontrar ideas y propuestas para su trabajo de investigación de bachillerato que podrá llevar a cabo, en su caso, con el apoyo del profesorado del curso.
¿Qué significa hacer investigación en física? No sólo hay una respuesta y en el curso de Física del programa Locos por la ciencia veremos una serie de proyectos que están en la frontera de la investigación y así entenderemos como es el día a día de la búsqueda de un físico. Estudiar la estructura del universo y la estructura de la materia, entender la física cuántica y ponerla al servicio de las comunicaciones, desarrollar sensores con nuevos materiales y fabricar detectores que se usan en los aceleradores de partículas, analizar los procesos caóticos de la naturaleza y aprender a dominar la luz y encontrar nuevas aplicaciones.
El trabajo de los investigadores en física va desde el más pequeño hasta el más grande, de las partículas en los átomos y hasta el cosmos entero. En este curso, podremos experimentar estas diversas ramas de la física y así tener una idea más cercana de cómo es realmente esta investigación. Y no nos olvidemos de la tecnología. La física experimental y aplicada está muy ligada al desarrollo de nuevas tecnologías que no sólo sirven para estudiar con detalle lo que nos rodea, sino también a hacer avanzar la sociedad.
En este curso encontrarás los temas que sabemos que te interesan: la cuántica, la cosmología, la materia, las partículas,... Verás los experimentos científicos más grandes y las aplicaciones más innovadoras. Pero si algo queremos que aprendas con este programa es empezar a pensar como un físico. Porque verás que unos y otros -teóricos y experimentales, aplicados o fundamentales - hacemos cosas muy diferentes, pero hay algo que nos une: todos queremos explicar lo que nos rodea a partir de unos principios simples. Esto es lo que define al auténtico loco por la física.
En el curso se tratarán los siguientes ámbitos:
- Física de partículas.
- Nanotecnología.
- Fotónica.
- Cosmología.
- Astrofísica.
- Ciencia de materiales.
- Astronomía.
Objectivos específicos
Entorno a los estudios académicos
Fomentar entre los jóvenes las vocaciones científicas vinculadas al mundo de la física, teniendo en cuenta diferentes áreas de aplicación y de investigación, ayudando a orientar su futuro académico y profesional.
Entorno a la investigación
- Difundir la investigación de frontera en física que se lleva a cabo en los centros de investigación y universidades Catalanas.
- Conocer el funcionamiento de los centros de investigación vinculados con la Física, una disciplina mucho más diversa de lo que intuyen los estudiantes jóvenes.
Sesiones 2025
Día: sábado 25 de enero, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: IFAE.
Sesión a cargo de: Grupo de ATLAS del Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
En esta sesión descubriremos el mundo de los Quarks y los Leptones con datos de verdad conseguidas en el detector ATLAS de LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo. Después de una introducción a la investigación básica que se hace para estudiar las fuerzas y partículas fundamentales del llamado modelo estándar, nos adentraremos en los métodos que utilizan los investigadores: el análisis de datos y las simulaciones de las colisiones de hadrones.
Día: sábado 1 de febrero, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: ICN2.
Coordinación de la sesión: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2).
El electrón es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Sin los microscopios electrónicos no podríamos ver los nanomateriales que estamos haciendo al ICN2. La escala a la que trabajamos en la ICN2 hace de los microscopios electrónicos la única herramienta que nos permite ver nanomateriales para conocer más sobre su estructura y caracterizar morfológica, estructural y químicamente las muestras con las que trabajamos.
Esta sesión tiene como finalidad la producción, caracterización y posterior observación mediante técnicas de microscopía electrónica de diferentes materiales nanoestructurados, principalmente nanopartículas metálicas. Si deseas hacer nanotecnología, debes dominar su uso o conocer a personal especializado como el que conducirá esta sesión.
Para la sesión práctica con los microscopios electrónicos nos dividimos en varios grupos. Tendrás la oportunidad de trabajar con un microscopio electrónico de escaneo y un de transmisión para visualizar muestras reales preparadas aquí al ICN2. La sesión durará aproximadamente 3 horas.
Día: sábado 22 de febrero, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut de Física de Altes Energies (IFAE).
Sesión a cargo de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Día: sábado 8 de marzo, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO).
Coordinación de la sesión: Institut de Ciències Fotòniques (ICFO).
¿Qué tienen en común una fibra óptica, una coche autónomo, una placa solar y un pulsioxímetro (uno de los clips que ponen los médicos a nuestros dedos cuando quieren saber cuánto oxígeno tenemos en la sangre)? Todos funcionan gracias a la fotónica, la ciencia y la tecnología de la luz!
En el ICFO utilizar los fotones como herramientas valiosas y versátiles para entender mejor nuestro mundo y encontrar soluciones a problemas globales en campos diferentes como la salud, la energía y la información.
En esta actividad dinámica e interactiva, trabajaréis por grupos para descubrir el potencial de la fotónica, comentando experimentos y discutiendo sobre las aplicaciones de la fotónica y los últimos avances en estos campos.
Día: sábado 22 de marzo, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Sesión a cargo de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Día: sábado 29 de marzo, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2).
Sesión a cargo de: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2).
Esta sesión tiene como objetivo mostrar las etapas de la fabricación y medición de los nanodispositivos y explicar la conexión entre sus propiedades eléctricas y sus aplicaciones en la electrónica. Por ello explicaremos los desafíos de la electrónica moderna y los conectaremos con las tecnologías de fabricación y medición en nuestros laboratorios, explicando cómo utilizamos nuestras medidas para discernir entre los posibles materiales que, en un futuro, podrían convertirse en la base de nuevas tecnologías.
La práctica tiene dos componentes:
- Sesión experimental: Cómo fabricar y medir los nanodispositivos.
- Sesión teórica: Cómo modelar la respuesta eléctrica de estos materiales y observar cómo el comportamiento de estos cambia de acuerdo a su dimensión, al pasar de macro a nano.
Dia: sábado 5 de abril, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Sesión a cargo de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Día: sábado 26 de abril, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Sincrotró ALBA.
Coordinación de la sesión: Sincrotró ALBA.
La fuente de luz del Sincrotrón ALBA es la instalación científica singular más importante del sud-oeste de Europa. ALBA funciona como un microscopio gigante que permite descubrir estructures de la materia a escala atómica y molecular. Las propiedades de la luz que genera le permiten penetrar en la materia de manera extremamente selectiva, en ámbitos como la física, la química, la biomedicina, el patrimonio cultural, medio ambiente, etc.
Día: sábado 3 de mayo, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2).
Coordinación de la sesión: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2).
Una de las muchas propiedades sorprendentes del agua líquida es su elevada tensión superficial, lo que posibilita la formación de gotas. Estas gotas son estables a las humedades relativas habituales (30-40%), desafían la fuerza de la gravedad y, en su ausencia, pueden alcanzar tamaños considerables tal y como nos lo muestran a menudo los astronautas de la Estación Espacial Internacional.
La alta tensión superficial del agua se fundamenta en el enlace de puente de hidrógeno. Cuando las gotas interactúan con superficies, podemos llegar a tener dos situaciones radicalmente opuestas: las gotas cubren la superficie (hidrofilicidad) o son rechazadas por la superficie (hidrofobicidad). En este último caso las gotas rebotan elásticamente formando ondulaciones espectaculares.
El carácter hidrofílico o hidrofóbico se puede controlar modificando las superficies. Superficies no hidrofóbicas pasan a ser hidrofóbicas cuando somos capaces de crear artificialmente estructuras micro/nanométricas. Esta habilidad de controlar la interacción del agua con superficies ya ha encontrado aplicaciones en campos tan diversos como la construcción, la óptica, los tejidos, etc.
Día: sábado 10 de mayo, 2025.
Horario: 9h a 14h
Lugar: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Coordinación de la sesión: Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
El papel es un material hecho de celulosa, el polímero más abundante en la Tierra. Entonces, ¿por qué no aprovechar este material para hacer sensores de low-cost? En esta sesión conoceremos los principios físicos y químicos que permitirán diseñar sensores sencillos y eficientes en papel, así como la relación que existe entre este material y la nanotecnología.
Día: sábado 17 de mayo, 2025.
Horario: 9h a 12h.
Lugar: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Sesión a cargo de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
La computación cuántica utiliza una nueva lógica basada en las leyes de la física cuántica para resolver problemas que no son posibles de solucionar con la computación clásica. En esta sesión introduciremos los conceptos básicos de la física cuántica y cómo estos llevan a una nueva manera de codificar y manipular la información. Finalmente explicaremos cómo funciona un ordenador cuántico basado en circuitos superconductores.
Día: sábado 24 de mayo, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC).
Coordinación de la sesión: Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB).
El entusiasmo y el elevado nivel de especialización de gran parte de los investigadores a menudo provoca que la investigación en nuevos materiales se focalice en invenciones de alto interés científico, pero de difícil aplicación en nuestro día a día. Sin embargo, existen casos en los que el esfuerzo en la búsqueda ha resultado en productos que fácilmente podrían entrar en nuestra vida cotidiana.
¿Qué pasa si este esfuerzo lo hacen investigadores catalanes? ¿Y si lo hacen en colaboración con una empresa catalana? En esta sesión veremos algunos de estos (nano) materiales, que podrán ser utilizados en un futuro en algunas aplicaciones que ni te imaginas que podían existir.
Día: sábado 7 de junio, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
Sesión a cargo de: Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).
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Día: sábado 21 de junio, 2025.
Horario: 9h a 14h.
Lugar: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Sesión a cargo de: Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
Entidades colaboradoras
En el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) se lleva a cabo investigación experimental y teórica en la frontera de la física fundamental, es decir, física de partículas, Astrofísica y Cosmología. Participa en el proyecto ATLAS del LHC, el experimento de neutrinos T2K de Japón, los telescopios MAGIC de la Palma y al proyecto Dark Energy Survey en Chile, entre otros. En el IFAE también se trabaja en la vanguardia de las tecnologías de detección desarrollando detectores de píxeles para física de altas energías, cámaras de telescopios, detectores con aplicaciones médicas y otras aplicaciones científicas e industriales.
El Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) es un centro de investigación de reconocido prestigio. Sus líneas de investigación se centran en las propiedades físicas y químicas recientemente descubiertas que surgen del fascinante comportamiento de la materia a nanoescala. La Misión de la ICN2 es alcanzar la excelencia científica y tecnológica en nanociencia y nanotecnología, y facilitar la adopción e integración de nanotecnologías en la sociedad y la industria.
Los patrones del ICN2 son la Generalitat de Catalunya, el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). El Instituto promueve la colaboración entre científicos de diversa formación (física, química, biología, o ingeniería) para desarrollar una investigación básica y aplicada, persiguiendo siempre la interacción con la industria local y global. El ICN2 también forma investigadores en nanotecnología, lleva a cabo numerosas actividades para facilitar la adopción de la nanotecnología por parte de la industria y promueve el trabajo conjunto entre científicos, ingenieros, técnicos, el mundo de los negocios, la sociedad y la política.
El Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB) es un centro de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la organización de investigación mayor en España que focaliza su investigación en investigación básica y aplicada. El ICMAB, que cuenta con más de 20 años de experiencia, acoge 220 personas con 57 científicos permanentes. La misión inicial y continua del ICMAB es generar nuevo conocimiento en Ciencia de Materiales y transferirlo a la sociedad, particularmente a la Industria dentro del Área Europea de Investigación.
El Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) es una institución joven que tiene como objetivo hacer avanzar los límites del conocimiento de la fotónica, la ciencia y la tecnología de la luz. La luz, concretamente la luz láser, es una de las tecnologías más prometedoras de que dispone actualmente la humanidad. Sus programas de investigación se enmarcan en líneas de frontera de primer nivel mundial y tienen el objetivo de encarar los importantes desafíos a los que se enfrenta la sociedad en general. Se centran en problemas, actuales y de futuro, en salud, energía, información, seguridad, protección y cuidado del medio ambiente.
El sincrotrón de luz ALBA es una infraestructura científica de tercera generación situada en Cerdanyola del Vallès (Barcelona) y es la más importante de la zona del Mediterráneo. Se trata de un complejo de aceleradores de electrones para producir luz de sincrotrón, la cual permite visualizar la estructura atómica de los materiales y estudiar sus propiedades. Está gestionado por el Consorcio para la Construcción, Equipamiento y Explotación del Laboratorio de Luz Sincrotrón (CELLS) y cofinanciado a partes iguales por la Administración española y catalana.
La energía del haz de electrones que se genera en el ALBA es de 3 GeV y se consigue mediante la combinación de un acelerador lineal (LINAC) y un propulsor de baja emitancia y máxima potencia colocado en el mismo túnel que el anillo de almacenamiento. El Sincrotrón ALBA tiene un perímetro de 270 metros y 17 tramos rectos disponibles para la instalación de dispositivos de inserción. Dispone de siete líneas de luz operativas de la fase I, que comprenden tanto los rayos X blandos como los rayos X duros, y que se destinan principalmente a las biociencias, la materia condensada (nanociencia y propiedades magnéticas y electrónicas) y la ciencia de los materiales .
La misión del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE) es contribuir al avance general en los estudios sobre el cosmos, ayudando a mejorar la capacidad científica y tecnológica del CSIC, además de reforzar la presencia del CSIC en las iniciativas espaciales, promoviendo la excelencia en todas las actividades relacionadas con la investigación científica y su divulgación, así como articular la contribución del CSIC en el Instituto de Estudios espaciales de Catalunya (IEEC).
La Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) es una universidad pública, arraigada en el territorio y de vocación internacional. Mediante una docencia de calidad estrechamente ligada a la actividad de investigación, transfiere conocimientos científicos, tecnológicos, culturales y formativos en la sociedad, promueve los potenciales de su capital humano y gestiona los recursos disponibles de manera responsable. Es un ecosistema de conocimiento, en el que conviven y colaboran las instituciones vinculadas a la UAB consolidando esta universidad entre las punteras en rankings mundiales.
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