METODI DI DATAZIONE ASSOLUTA

Anno accademico 2026/2027 - Docente: GIUSEPPE GABRIELE RAPISARDA

Risultati di apprendimento attesi

Alla fine del precorso lo studente acquisirà adeguate conoscenze ed abilità nel campo: della valutazione degli errori associati alle misure sperimentali e del loro trattamento statistico; delle principali tecniche di datazione assoluta.
Gli obiettivi formativi specifici del corso, inquadrati nell'ambito dei Descrittori di Dublino, sono:

1. Conoscenza e capacità di comprensione:
Conoscere le principali nozioni di statistica e le tecniche di analisi per trattare dati di natura geologica e geofisica.
Conoscere le principali tecniche di datazione e il loro campo di applicabilità per la determinazione dell'età e della velocità dei processi geologici.

2. Conoscenza e capacità di comprensione applicate: analizzare e interpretare dati sperimentali;
Capacità di applicare strumenti fisico-matematici (anche attraverso l’utilizzo di strumenti informatici) per l’analisi e l’interpretazione di dati sperimentali in ambito geologico e geofisico.

Capacità di utilizzare gli opportuni metodi di datazione assoluta per ricostruire sequenze temporali e processi geologici.


3.  Autonomia di giudizio: 
Capacità di selezionare metodologie opportune per i fenomeni in esame,  di analizzare criticamente dati e modelli e di fornire valutazioni quantitative.

4. Abilità comunicative:
Capacità di utilizzare gli opportuni metodi di datazione assoluta per ricostruire sequenze temporali e processi geologici.Capacità di analizzare, sintetizzare e comunicare in modo efficace, con proprietà di linguaggio e rigore terminologico, i risultati scientifici a interlocutori specialisti e non specialisti.

5.   Capacità di apprendimento:
Capacità di consultare autonomamente banche dati, letteratura scientifica .
Capacità di aggiornarsi periodicamente.

Modalità di svolgimento dell'insegnamento

L’insegnamento verrà svolto mediante lezioni frontali attraverso l'uso di presentazioni power point.

Verranno svolte esercitazioni pratiche di analisi dati anche utilizzando fogli di calcolo.

Verrà svolta una visita guidata presso alcuni laboratori di Fisica Nucleare e datazioni.

N.B. Qualora l’insegnamento venisse impartito in modalità mista o a distanza potranno essere introdotte le necessarie variazioni rispetto a quanto sopra dichiarato, al fine di rispettare il programma previsto e riportato nel presente syllabus.


Prerequisiti richiesti

Conoscenze di base su argomenti di matematica, statistica e fisica, comunemente acquisite durante la laurea triennale in Scienze Geologiche.

Frequenza lezioni

La frequenza è di norma obbligatoria.

Si consiglia una frequenza costante poiché durante il corso delle lezioni è possibile intervenire con domande e richieste di chiarimento, partecipare alle esercitazioni e alle visite guidate in laboratorio.

Contenuti del corso

Prima parte
1) La misura di una grandezza fisica e il concetto di errore
Il metodo scientifico - Grandezze fisiche, unità di misura e dimensioni fisiche – Misure dirette e indirette - Strumenti di misura e caratteristiche -  Il concetto di incertezza nella misura di una grandezza - Esempi di valutazioni “qualitative” dell’incertezza in una misura - Rappresentazione numerica dei risultati delle misure – Precisione e Accuratezza di una misura - Cifre significative - Errori assoluti e relativi – Confronto di due misure – Utilizzo di tabelle - Rappresentazione grafica dei dati sperimentali
2) Propagazione degli errori nelle misure indirette
Propagazione degli errori in somme e differenze, prodotti e quozienti - Incertezze indipendenti nelle misure - Formula generale per la propagazione degli errori -Errori Sistematici e Casuali
3) Distribuzione delle misure e distribuzioni limite
Media e deviazione standard – Combinazione di misure con incertezze differenti - Media pesata - Istogrammi di frequenza e distribuzione delle misure -  Distribuzioni limite - La distribuzione di Gauss e sue proprietà – Confidenza - La distribuzione di Poisson e sue proprietà
 4) Metodo dei minimi quadrati
Introduzione al metodo dei minimi quadrati - Il best-fit lineare – Calcolo dei coefficienti a e b per la retta di best-fit - Errori sui parametri a e b nel best-fit lineare - Adattamento dei minimi quadrati ad altre curve – Esempi ed applicazioni
5) Il test del chi-quadrato per una distribuzione
Confronto tra distribuzioni teoriche e dati sperimentali - Covarianza - Coefficiente di correlazione lineare - Test di Student - Definizione generale di chi-quadrato – Test del chi-quadrato .
 
A conclusione di questa prima parte si proporranno agli studenti esercizi sull’analisi dati che prevedono anche l’utilizzo di foglio di calcolo.
 
Seconda parte
1) Elementi di fisica nucleare
Concetti fisici fondamentali - Il nucleo e i suoi costituenti - Numero di massa e numero atomico – Isotopi – Distribuzione degli isotopi esistenti in natura

2) Elementi di radioattività
La stabilità dei nuclei – Il fenomeno della radioattività - Legge del decadimento radioattivo – Costante di decadimento, vita media e tempo di dimezzamento - Principali modi di decadimento radioattivo – Decadimento alfa - Decadimento beta - Decadimento gamma
3) Tecniche di datazione 

Generalità sulle tecniche di datazione - Il metodo di datazione basato sul radiocarbonio - Datazioni AMS - Metodo del Potassio-Argon - Metodo Argon-Argon - Metodo Uranio-Torio - Metodo Uranio-Piombo -  Metodo Rubidio-Stronzio - Tracce di fissione – Fenomeni di termoluminescenza e applicazione alla datazione - Electron spin resonance e suo utilizzo per la datazione - datazione archeomagnetica.

Testi di riferimento

Testi consigliati

1) J.R. Taylor, “Introduzione all’analisi degli errori”, Zanichelli

2) B.Povh, K.Rith, C.Scholtz, F.Zetsche, “Particelle e Nuclei”, Bollati-Boringhieri

3) W.S.C. Williams, “Nuclear and Particle Physics”, Oxford Science Publications

4) M.J.Aitken, “Science-based Dating in Archeology”, Pearson Education

5) A.Castellano, M.Martini, E.Sibilia, “Elementi di archeometria”, Egea



AutoreTitoloEditoreAnnoISBN
J.R.TaylorIntroduzione all’analisi degli errori, seconda edizioneZanichelli1999978880817656
B.Povh, K.Rith, C.Scholtz, F.ZetscheParticelle e NucleiBollati-Boringhieri19989788833955957
W.S.C. WilliamsNuclear and Particle PhysicsOxford Science Publications19919780198520467
M.J.AitkenScience-based Dating in Archeology, 1st editionPearson Education19909780582493094
A.Castellano, M.Martini, E.SibiliaElementi di archeometria, seconda edizioneEgea20079788823820920

Programmazione del corso

 ArgomentiRiferimenti testi
1Il metodo scientifico1)
2Grandezze fisiche, unità di misura e dimensioni fisiche1)
3Misure dirette e indirette1)
4Strumenti di misura e caratteristiche1)
5Il concetto di incertezza nella misura di una grandezza1)
6Esempi di valutazioni “qualitative” dell’incertezza in una misura1)
7Rappresentazione numerica dei risultati delle misure1)
8Precisione e Accuratezza di una misura 1)
9Cifre significative1)
10Incertezze assolute e relative1)
11Confronto di due misure1)
12Utilizzo di tabelle1)
13Rappresentazione grafica dei dati sperimentali1)
14Propagazione delle incertezze in somme e differenze, prodotti e quozienti1)
15Incertezze indipendenti nelle misure1)
16Formula generale per la propagazione delle incertezze1)
17Errori sistematici e statistici1)
18Media e deviazione standard1)
19Combinazione di misure con incertezze differenti1)
20Media pesata1)
21Istogrammi di frequenza e distribuzione delle misure1)
22Distribuzioni limite1)
23La distribuzione di Gauss e sue proprietà1)
24La distribuzione di Poisson e sue proprietà1)
25Introduzione al metodo dei minimi quadrati1)
26Il best-fit lineare1)
27Calcolo dei coefficienti a e b per la retta di best-fit1)
28Calcolo dei coefficienti a e b per la retta di best-fit1)
29Adattamento dei minimi quadrati ad altre curve1)
30Esempi ed applicazioni di best-fit1)
31Confronto tra distribuzioni teoriche e dati sperimentali1)
32Covarianza1)
33Coefficiente di correlazione lineare1)
34Test di Student1)
35Definizione generale di chi-quadrato1)
36Gradi di libertà e chi-quadrato ridotto1)
37Test del chi-quadrato1)
38Concetti fondamentali di fisica nucleare2) 3)
39Il nucleo e i suoi costituenti2) 3)
40Numero di massa e numero atomico2) 3)
41Isotopi degli isotopi esistenti in natura2) 3)
42Distribuzione degli isotopi esistenti in natura2) 3)
43La stabilità dei nuclei2) 3)
44Il fenomeno della radioattività2) 3)
45Legge del decadimento radioattivo2) 3)
46Costante di decadimento, vita media e tempo di dimezzamento2) 3)
47Principali modi di decadimento delle sostanze radioattive2) 3)
48Decadimento alfa2) 3)
49Decadimento beta2) 3)
50Decadimento gamma2) 3)
51Generalità sulle tecniche di datazione4) 5)
52Generalità sulle tecniche di datazione4) 5)
53Datazioni AMS4) 5)
54Metodo del Potassio-Argon4) 5)
55Metodo Argon-Argon4) 5)
56Metodo Uranio-Torio4) 5)
57Metodo Uranio-Piombo4) 5) 
58Metodo Rubidio-Stronzio4)
59Tracce di fissione4) 5)
60Fenomeni di termoluminescenza e applicazione alla datazione4) 5)
61Electron spin resonance e suo utilizzo per la datazione4) 5)
62Cenni di Paleomagnetismo - Archeomagnetismo4)

Verifica dell'apprendimento

Modalità di verifica dell'apprendimento

Le date degli appelli sono riportati sul sito web del CdS https://www.dipbiogeo.unict.it/corsi/lm-74-79. Sono assicurati almeno 2 appelli per sessione.

L'esame si svolgerà tramite un colloquio orale sugli argomenti trattati durante il corso. Il voto minimo è 18.

Per la valutazione finale si terrà conto dei seguenti aspetti:

  • conoscenze e qualità dei contenuti
  • chiarezza espositiva e proprietà di linguaggio
  • pertinenza delle risposte rispetto alle domande formulate
  • capacità di collegamento con altri temi oggetto del programma
  • capacità di riportare esempi
  • capacità di risolvere semplici esercizi o effettuare delle stime

La verifica dell’apprendimento potrà essere effettuata anche per via telematica, qualora le condizioni lo dovessero richiedere. 

A garanzia di pari opportunità e nel rispetto delle leggi vigenti, gli studenti interessati possono chiedere un colloquio personale in modo da programmare eventuali misure compensative e/o dispensative, in base agli obiettivi didattici ed alle specifiche esigenze. È possibile rivolgersi anche al docente referente CInAP (Centro per l’integrazione Attiva e Partecipata — Servizi per le Disabilità e/o i DSA) del proprio Dipartimento (https://www.cinap.unict.it/content/referenti).

Esempi di domande e/o esercizi frequenti

Le domande di seguito riportate non costituiscono un elenco esaustivo ma rappresentano solo alcuni esempi.

  • Discutere le principali fonti di errore che possono intervenire in una misura sperimentale.
  • Discutere la differenza tra precisione ed accuratezza.
  • Chiarire la differenza tra misure dirette ed indirette.
  • Discutere la legge di propagazione degli errori in un esempio di misura indiretta.
  • Discutere gli indici di dispersione di una serie di misure.
  • Spiegare il concetto di distribuzione limite.
  • Elencare le principali proprietà della distribuzione di Gauss e discutere un esempio di applicazione nell'analisi di dati sperimentali.
  • Elencare le principali proprietà della distribuzione di Poisson e discutere un esempio di applicazione nell'analisi di dati sperimentali.
  • Discutere il metodo dei minimi quadrati.
  • Discutere il test del chi-quadrato.
  • Discutere la legge del decadimento radioattivo.
  • Discutere la differenza tra vita media e tempo di dimezzamento.
  • Elencare le principali proprietà delle tecniche di datazione.
  • Discutere un esempio di tecnica di datazione (a scelta e/o su specifica indicazione) tra quelle affrontate durante il corso.
  • Saper individuare i limiti di applicabilità di una ben specifica tecnica di datazione.
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