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Storia del Dipartimento

Pontremoli fonda l’Istituto di Fisica Complementare

Aldo Pontremoli

Nel 1924, con l’entrata in funzione della Regia Università di Milano, nel contesto della Facoltà di Scienze fu costituito l’Istituto di Fisica Complementare alla cui direzione fu chiamato Aldo Pontremoli. Il primo istituto con il laboratorio di radiologia ebbe sede in via Sacchini e dal 1926 nel Palazzo delle Scienze in via Saldini. Pontremoli diede all’istituto un indirizzo di ricerca fortemente improntato alle interazioni con il mondo industriale e sanitario, iniziando una fondamentale collaborazione con l’Istituto Nazionale Vittorio Emanuele III per lo Studio e la Cura del Cancro (l’attuale Istituto Nazionale dei Tumori). Nel 1928, incaricato della progettazione scientifica della spedizione polare guidata da Umberto Nobile, Pontremoli scomparve in seguito all’incidente del dirigibile “Italia” sulla banchisa.

Primo laboratorio di radiologia

Polvani guida la crescita dell’Istituto di Fisica

Ritratto Polvani

Nel 1929, Giovanni Polvani fu chiamato a coprire la cattedra di Fisica Sperimentale trasformando l’istituto in Istituto di Fisica. Polvani riformò l’istituto ponendosi tre obiettivi il cui raggiungimento caratterizzarono la sua lunga direzione (1929-1960): l’istituzione di un corso di laurea in Fisica Applicata (1932) e in Fisica (1935), la riorganizzazione del laboratorio per lo svolgimento di nuove attività di ricerca e con la possibilità di un loro utilizzo anche per le attività didattiche, la creazione di un nuovo gruppo di ricerca. A Polvani si unì nel 1936 Giovanni Gentile jr a coprire la cattedra di Fisica Teorica. Il principale contributo di Gentile in questo periodo fu lo sviluppo delle statistiche quantistiche intermedie (con un numero di stati di occupazione intermedio tra quelli permessi per i fermioni e i bosoni). Dalla fine degli anni ’30 alcuni giovani laureati di Milano – Giuseppe Cocconi, Vanna Tongiorgi e Carlo Salvetti, iniziarono la loro carriera di ricercatori nell’istituto dando vita a una scuola di raggi cosmici con l’utilizzo di contatori e di camere a nebbia.

La Seconda guerra mondiale e la ricostruzione post-bellica

Piero Caldirola

La Seconda guerra mondiale ebbe un impatto negativo sulle attività dell’istituto con la chiamata alle armi di ricercatori e studenti e l’interruzione delle lezioni durante i bombardamenti su Milano. Durante la Repubblica Sociale Italiana Polvani fece nascondere gli strumenti e i libri più importanti in varie località fuori Milano per impedirne il sequestro da parte delle truppe tedesche. Giorgio Salvini (ministro dell’Università e della Ricerca scientifica nel 1995-96) visse nascosto nell’istituto e Andrea Loverdo fu aiutato a rifugiarsi in Svizzera. Uno studente, Jacopo Dentici, fu arrestato dai fascisti e inviato nel campo di Gusen II, un sottocampo di Mauthausen, dove morì nel 1945.

La ricostruzione post-bellica dell’istituto vide in realtà la nascita di una nuova realtà. Con l’arrivo a Milano di Piero Caldirola sulla cattedra di Fisica Teorica e di Giuseppe Occhialini su quella di Fisica Superiore, per il miglior funzionamento delle attività didattiche e di ricerca, con il cosiddetto “Patto di Parigi” decisero di creare un unico istituto policattedra, l’Istituto di Scienze Fisiche, con Polvani direttore. Ad essi si unirono negli anni ’50 Carlo Salvetti sulla cattedra di Radioattività (poi di Fisica Nucleare), Ugo Facchini per la Fisica Sperimentale e Guido Tagliaferri per la Radioattività. 

 

Gruppo di Occhialini

Il legame con le industrie e l’internazionalizzazione

Giorgio Salvini

L’interesse delle industrie locali per lo sfruttamento dell’energia nucleare portò alla costituzione nel 1946 da parte di alcuni giovani fisici milanesi – Giuseppe Bolla, Carlo Salvetti e Giuseppe Salvini – e dell’ingegnere Mario Silvestri di un centro di ricerche nucleari, il C.I.S.E. (Centro Informazioni Studi Esperienze), che vide una collaborazione molto stretta con l’istituto, per le attività sia di ricerca sia di didattica, e che fu il luogo dove molti studenti si formarono con le loro ricerche per la tesi di laurea. Un ruolo analogo fu svolto dall’I.N.F.N. (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), la cui sede di Milano fu fondata grazie al deciso intervento di Polvani. La collaborazione con l’I.N.F.N. contribuì a rafforzare il ruolo dell’Istituto nei contesti nazionali e internazionali a iniziare dal gruppo di emulsioni nucleari per lo studio dei raggi cosmici guidato da Occhialini. Per sostenere finanziariamente attività di ricerca su così grande scala, Polvani riuscì a costituire il G.A.I.F.U.M. (Gruppo degli Amici dell’Istituto di Fisica dell’Università di Milano), raggruppando finanziatori pubblici e privati in prevalenza dell’area lombarda.

Lo sviluppo della ricerca nel dopoguerra

In questo nuovo contesto le attività di ricerca dell’Istituto si svilupparono su più fronti. Il primo gruppo di raggi cosmici continuò a sviluppare nuove camere a nebbia – in particolare quella costruita da Ettore Fiorini, Riccardo Giacconi (vincitore del Premio Nobel per la Fisica nel 2002) e Carlo Succi – e camere a bolle. Il nuovo gruppo di raggi cosmici, guidato da Occhialini, inserì le ricerche milanesi nel contesto delle collaborazioni internazionali con la partecipazione a importanti progetti come la collaborazione G-Stack e la collaborazione K-. Le ricerche in fisica nucleare furono condotte in collaborazione con il C.I.S.E. e l’I.N.F.N. sia con studi sperimentali grazie all’impiego di acceleratori come il Cockcroft-Walton del C.I.S.E. e l’acceleratore elettrostatico per deutoni dell’I.N.F.N., sia con studi teorici come quelli sul funzionamento dei reattori nucleari di Carlo Salvetti e Sergio Gallone. Le ricerche in fisica teorica, del gruppo guidato da Piero Caldirola, toccarono un’ampia gamma di argomenti, dalla fenomenologia dei raggi cosmici alle condizioni ergodiche nella teoria quantistica. Uno dei primi gruppi in Italia di fisica dello stato solido fu fondato da Fausto Fumi e guidato poi da Roberto Fieschi per le applicazioni ad altri campi della fisica.

L’istituzione dei nuovi corsi di laurea

Ciclotrone

Negli anni ’60 tre eventi segnarono profondamente la vita dell’Istituto. Nel 1960 Polvani venne nominato presidente del C.N.R. In seguito al suo trasferimento a Roma, la direzione dell’Istituto fu affidata a Piero Caldirola a cui succederà Ugo Facchini nel 1968. Nel 1961 iniziò il nuovo corso di laurea riformato in Fisica che durerà fino al 1999 quando sarà sostituito con la Riforma Berlinguer dall’attuale sistema di laurea triennale e laurea magistrale. A questo si aggiungerà, a partire dal 1982, il terzo livello di istruzione superiore con il primo ciclo del dottorato di ricerca. Infine, l’Istituto si trasferì dal Palazzo delle Scienze alla nuova sede in via Celoria più adatta a ospitare un numero sempre crescente di ricercatori, studenti e laboratori. La nuova sede fu inaugurata nel 1964. Il maggiore spazio a disposizione permise la progettazione e la costruzione di un acceleratore dell’Istituto, il ciclotrone relativistico a campo azimutalmente variabile che entrò in funzione nel 1965.

Lo sviluppo delle aree di ricerca dagli anni ’60 ad oggi

L’Istituto di Scienze Fisiche andò sviluppando i numerosi gruppi di ricerca che lo caratterizzano. Il gruppo di fisica nucleare si è dedicato a studi teorici e sperimentali in collaborazioni internazionali con l’utilizzo di acceleratori dei laboratori nazionali dell’I.N.F.N., del C.E.R.N. e di altre strutture di ricerca. Il gruppo di fisica delle particelle, nato dal gruppo di Occhialini, si è sviluppato con collaborazioni con istituzioni nazionali, come l’I.N.F.N., e internazionali, come il C.E.R.N., dotate di grandi acceleratori di particelle o con lo studio della radiazione cosmica. Il gruppo di fisica teorica si è dedicato a studiare i fondamenti della meccanica quantistica, le interazioni fondamentali e la fenomenologia delle particelle di alta energia, la teoria quantistica dei campi e delle stringhe, la meccanica statistica, la teoria delle matrici random. Il gruppo di astrofisica, nato dal primo gruppo di fisica dello spazio costituito da Occhialini nei primi anni ’60, si occupa di ricerche teoriche e sperimentali in collaborazioni internazionali come alcune missioni spaziali europee. A questi gruppi “storici”, si sono venuti aggiungendo il gruppo di fisica medica e sanitaria che continua l’antica collaborazione con il mondo sanitario nel settore delle radiazioni per applicazioni diagnostiche e terapeutiche; il gruppo di fisica dei beni culturali, fondato da Mario Milazzo, con collaborazioni con musei e gallerie; il gruppo di fisica dell’ambiente, fondato da Ugo Facchini; il gruppo di elettronica da cui si staccò con Giovanni Degli Antoni nel 1977 l’Istituto di Cibernetica, oggi Dipartimento di Scienze dell’Informazione; il gruppo di storia e didattica della fisica; il gruppo di fisica della materia condensata con una stretta collaborazione con il centro CIMaINa (Centro Interdisciplinare Materiali e Interfacce Nanostrutturate), costituito nel 2004 per ricerche interdisciplinari nell’ambito delle nanotecnologie; il gruppo di informazione quantistica e ottica quantistica.

Con l’introduzione dei dipartimenti nella struttura della università italiane, nel 1982 l’Istituto di Scienze Fisiche si divise in due gruppi: il Dipartimento di Fisica e l’Istituto di Fisica Generale Applicata (confluito nel dipartimento nel 2009). In seguito alla riorganizzazione delle strutture dipartimentali, il Dipartimento di Fisica è stato ricostituito nel 2012. Dal 2017 è intitolato ad Aldo Pontremoli e nel 2021 è stato dichiarato sito storico dalla European Physical Society.