Laurea Magistrale in Advanced Methods in Particle Physics

Il Corso di laurea magistrale in Advanced Methods in Particle Physics è progettato per rilasciare un titolo congiunto tra l'Università di Bologna, la Technische Universität Dortmund e l'Université Clermont Auvergne e formare un ricercatore in Fisica delle Particelle elementari adatto ad inserirsi nel mondo del lavoro e della ricerca in un contesto internazionale. Inoltre, la preparazione conseguita offre anche l'opportunità per gli studenti laureati di proseguire la loro formazione mediante corsi di specializzazione o di dottorato.
L'obiettivo principale del Corso di studio è quello di fornire una formazione di base teorica e sperimentale nel settore della Fisica delle Particelle elementari ed una formazione più specialistica in tre settori considerati ormai fondamentali sia dal mondo del lavoro che da quello della ricerca: analisi di grosse quantità di dati (Big Data Science), calcolo scientifico (Computer Science) e tecniche avanzate di rivelazione di segnali (Advaced Detector Technologies). Tali specializzazioni riflettono la ricerca svolta dai tre atenei partner del titolo congiunto.
Più in dettaglio gli obiettivi sono:
- conoscenza della Fisica teorica delle Interazioni fondamentali e dei recenti sviluppi;
- conoscenza della Fisica sperimentale delle Interazioni fondamentali e dei recenti sviluppi;
- conoscenza delle tecniche di analisi di grosse quantità di dati (Big Data) mediante algoritmi di intelligenza artificiale (Machine Learning);
- conoscenza degli elementi sia software che hardware necessari per il calcolo scientifico;
- conoscenza degli apparati sperimentali utili alla rivelazione delle Particelle elementari di varia energia, anche in ambito legato alla fisica-medica;
- conoscenza delle tecniche e metodologie necessaria all'analisi di una situazione problematica allo scopo di individuare e mettere in atto strategie volte a determinare la soluzione più vantaggiosa;
- acquisizione di abilità nell'adattarsi ad un contesto di lavoro e ricerca internazionale;
- abilità nello svolgere attività di lavoro e ricerca in gruppo.

Al termine del percorso, il laureato magistrale in Advanced Methods in Particle Physics è dotato di una preparazione ad ampio spettro nel settore della fisica delle Particelle elementari, con competenze specifiche e trasversali che gli permettono di adattarsi a vari ambiti di ricerca anche in settori analoghi a quello delle alte energie ed al mondo del lavoro dove sono necessarie competenze di carattere tecnologico.
Il Corso di studio prevede un unico curriculum ed è diviso in 4 semestri: 3 semestri dedicati a seguire i corsi nei tre atenei e il quarto semestre dedicato alla preparazione della tesi e dell'esame finale.
Il titolo congiunto prevede la mobilità degli studenti secondo il seguente schema:
- I-anno I semestre Università di Clermont-Auvergne (27 - 33 CFU);
- I-anno II semestre Università di Dortmund (27 -33 CFU);
- II-anno I semestre Università di Bologna (30 CFU).

L'ultimo semestre è dedicato allo svolgimento della tesi di laurea e lo studente avrà la possibilità di svolgere questo periodo in una delle tre Università o presso istituti di ricerca e aziende ad esse collegate. L'offerta formativa di Advanced Methods in Particle Physics è contraddistinta dal fornire agli studenti competenze di base, in Fisica teorica e sperimentale e competenze multidisciplinari, essenziali alla ricerca e sempre più richieste dal mondo del lavoro. Ciascuna sede del Corso di laurea, in base alle sue specifiche competenze, avrà il compito di fornire insegnamenti, in Fisica teorica (6 CFU), Fisica sperimentale (12 CFU) e in corsi a carattere tecnologico (12 CFU).
Il Corso di studio si concluderà con la discussione della tesi presso l'Università di Dortmund, dove una commissione composta da membri di tutte e tre le Università valuterà l'elaborato e la discussione finali.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE (KNOWLEDGE AND UNDERSTANDING)

Il laureato magistrale:
- conosce la teoria e la fenomenologia della Fisica delle Particelle elementari anche alla luce delle recenti scoperte in questo settore. Tali conoscenze sono acquisite mediante corsi in ambito disciplinare tecnico e dei fondamenti della Fisica e in ambito sperimentale applicativo. Le conoscenze verranno verificate con prove scritte e orali;
- conosce le principali tecniche di analisi dati usando algoritmi di intelligenza artificiale. Tali conoscenze sono acquisite con attività (corsi e laboratori) formative affini. Le conoscenze verranno verificate con prove scritte, di laboratorio e orali;
- conosce gli strumenti principali del calcolo scientifico. Tali conoscenze sono acquisite mediante attività (corsi e laboratori) formative affini; le conoscenze verranno verificate con prove scritte, di laboratorio e orali;
- conosce il funzionamento dei principali rivelatori di Particelle elementari. Tali conoscenze sono acquisite mediante corsi e laboratori in ambito disciplinare microfisico.
Le conoscenze e capacità di comprensione sopra elencate sono conseguite prevalentemente tramite la partecipazione degli studenti a lezioni ed esercitazioni in aula e tramite lo studio individuale. La verifica avviene attraverso il superamento di prove che prevedono sia la risoluzione di esercizi che una discussione orale degli argomenti trattati a lezione, ovvero tramite la presentazione di una relazione, in forma orale o scritta, su tematiche di approfondimento.

Il laureato magistrale è in grado di:
- utilizzare strumenti matematici per la modellizzazione e la spiegazione dei fenomeni riguardanti le Interazioni fondamentali, mediante corsi in ambito disciplinare tecnico e dei fondamenti della Fisica e in ambito sperimentale applicativo.
- applicare il metodo scientifico per ricavare dei modelli teorici in quantità osservabili sperimentalmente e misurabili nei moderni laboratori di tutto il mondo, mediante corsi in ambito disciplinare tecnico e dei fondamenti della fisica e in ambito sperimentale applicativo;
- utilizzare tecniche avanzate di analisi dati, basate su algoritmi di intelligenza artificiale;
- utilizzare tecniche avanzate di calcolo scientifico;
- utilizzare laboratori adatti allo sviluppo di rivelatori di Particelle elementari;
- risolvere problemi complessi proponendo soluzioni efficaci ed innovative;
- pianificare e condurre esperimenti con raccolta e analisi dei dati;
- adattarsi alla ricerca in un contesto internazionale e alla mobilità;
- scrivere articoli, rapporti, proposte di ricerca e richiesta di finanziamenti;
- collaborare in un gruppo di lavoro.
La capacità di applicare tali conoscenze è conseguita prevalentemente tramite la partecipazione degli studenti a lezioni ed esercitazioni in aula e tramite lo studio individuale. La verifica avviene attraverso il superamento di prove che prevedono sia la risoluzione di esercizi che una discussione orale degli argomenti trattati a lezione, ovvero tramite la presentazione di una relazione, in forma orale o scritta, su tematiche di approfondimento.

Il laureato magistrale è in grado:
- di interpretare in senso critico gli aspetti più importanti della teoria delle Interazioni fondamentali e di valutare gli aspetti critici anche alla luce delle nuove misure sperimentali;
- di valutare quali misure, apparati sperimentali e nuove tecnologie sono maggiormente utili a comprendere e rispondere ai quesiti irrisolti sulla natura del nostro Universo;
- di interpretare, mediante un'analisi dati utilizzando algoritmi di Intelligenza artificiale, grosse quantità di dati;
- di valutare, tramite indagini di mercato, quali infrastrutture hardware e software sono necessarie per affrontare un problema complesso, sia nel campo della ricerca che del mondo del lavoro, che richiede il calcolo scientifico per essere risolto;
- di affrontare e definire le strategie necessarie a risolvere un problema complesso sia nel mondo della ricerca che del lavoro.

L'autonomia di giudizio è acquisita nei vari corsi teorici, sperimentali e specifici, nei laboratori nei quali è previsto l'utilizzo autonomo di apparati sperimentali e di calcolo scientifico, durante il periodo di preparazione della tesi finale. Inoltre, lo studente acquisisce una forte autonomia di giudizio anche grazie al percorso di mobilità che è prevista dal titolo congiunto, infatti studiare in tre Stati europei diversi è senza dubbio un elemento che permette allo studente di sviluppare nuove conoscenze e competenze linguistiche e interculturali, ingredienti necessari per sviluppare l'autonomia di giudizio. Infine, il periodo di preparazione della tesi è un momento fondamentale per lo sviluppo di questa competenza. Il lavoro a stretto contatto con un gruppo di ricerca internazionale e sotto la supervisione di un ricercatore e/o professore esperto, favorisce lo sviluppo di queste abilità. La valutazione del grado di autonomia di giudizio viene valutata nelle prove orali da parte dei docenti e dalla commissione di laurea durante la prova finale

Il laureato magistrale è in grado di:
- comunicare i risultati scientifici di una ricerca o la soluzione di un problema mediante una presentazione orale sia nella lingua madre che in lingua inglese (nel caso non sia la lingua madre);
- comunicare i risultati scientifici di una ricerca, la soluzione di un problema, i risultati di una prova di laboratorio mediante un elaborato scritto in lingua inglese;
- di dialogare, confrontarsi e discutere in senso critico gli obiettivi e i risultati di un progetto all'interno di un team di ricerca;
- presentare i risultati a colleghi o ad una platea più vasta; scrivere articoli di ricerca; rapporti per dimostrare le procedure di esperimenti condotti;
- tenersi aggiornati con gli sviluppi scientifici e tecnici pertinenti.

Tali capacità vengono sviluppate durante lo svolgimento degli esami, mediante gli elaborati scritti e durante le prove orali. In modo particolare, le abilità comunicative verranno sviluppate nella scrittura della tesi di laurea. Inoltre, workshop, Summer/Spring School (dove sono previste relazioni orali da parte degli studenti) e attività formative che prevedono il lavoro di gruppo, permettono di sviluppare la capacità di comunicare le proprie idee e risultati. Le abilità comunicative vengono valutate nelle prove orali da parte dei docenti e dalla commissione di laurea durante la prova finale.

Il laureato magistrale è in grado di:
- acquisire una forte capacità di apprendimento autonomo, sviluppando competenze che gli permettono di apprendere anche nozioni, abilità e competenze non strettamente legate alla Fisica delle Particelle elementari, utili per inserirsi facilmente nel mondo del lavoro e della ricerca i cui elementi caratterizzanti sono l'innovazione e la tecnologia;
- leggere e comprendere articoli di alto livello pubblicati in riviste internazionali ad alto impact-factor ed elaborati altamente specializzati, come manuali, guide alle specifiche di hardware ad alto contenuto tecnologico, etc.;
- acquisire la capacità di interpretare un fenomeno fisico mediante la lettura di dati sperimentali.

Le capacità di apprendimento vengono sviluppate durante tutto il Corso di laurea, nello studio e nelle attività proposte (esercizi, prove di laboratorio, etc.) necessarie al superamento delle prove d'esame. Il periodo di preparazione della tesi è senz'altro un periodo altrettanto fondamentale per lo sviluppo di tali competenze. Esse vengono verificate con la valutazione delle prove scritte orali e con la valutazione da parte della Commissione di laurea nella prova finale.

Funzione in un contesto di lavoro

Il ricercatore in Fisica delle Particelle elementari ha una approfondita conoscenza nello sviluppo e test di sensori, nell'analisi di grosse quantità di dati mediante algoritmi di intelligenza artificiale e nel calcolo scientifico. Può lavorare in diverse aeree della scienza e tecnologia, in particolare nel settore della Fisica delle Alte energie. E' in grado di pianificare e condurre esperimenti che rivelino Particelle elementari a varie energie; coordinare piccoli gruppi di ricerca capaci di sviluppare nuove tecnologie, come algoritmi di intelligenza artificiale, calcolo scientifico e rivelatori al silicio; analizzare e gestire grosse quantità di dati; sviluppare e testare apparati sperimentali innovativi; preparare proposte di ricerca e domande di finanziamento; collaborare con il personale di ricerca; sviluppare soluzioni originali ai problemi.

Competenze associate alla funzione

Conoscenze: Fisica teorica e sperimentale delle Particelle elementari; tecniche avanzate di analisi di grosse quantità di dati mediante strumenti di intelligenza artificiale; hardware e software necessari a realizzare un sistema avanzato di calcolo scientifico; principali e moderne tecnologie utili a realizzare un apparato di rivelatori di Particelle elementari. Capacità e abilità: Risolvere problemi complessi proponendo soluzioni efficaci ed innovative; pianificare e condurre esperimenti; raccogliere e analizzare dati; adattarsi alla ricerca in un contesto internazionale; scrivere articoli, rapporti, proposte di ricerca e richiesta di finanziamenti; collaborazione in un gruppo di lavoro.

Sbocchi occupazionali

In un contesto internazionale, istituti di ricerca, istituti di istruzione di qualsiasi livello, in particolare l'università, aziende orientate nel settore della Fisica, Organizzazioni governative.