METODI DI DATAZIONE ASSOLUTA
Anno accademico 2026/2027 - Docente: GIUSEPPE GABRIELE RAPISARDARisultati 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
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
| Autore | Titolo | Editore | Anno | ISBN |
|---|---|---|---|---|
| J.R.Taylor | Introduzione all’analisi degli errori, seconda edizione | Zanichelli | 1999 | 978880817656 |
| B.Povh, K.Rith, C.Scholtz, F.Zetsche | Particelle e Nuclei | Bollati-Boringhieri | 1998 | 9788833955957 |
| W.S.C. Williams | Nuclear and Particle Physics | Oxford Science Publications | 1991 | 9780198520467 |
| M.J.Aitken | Science-based Dating in Archeology, 1st edition | Pearson Education | 1990 | 9780582493094 |
| A.Castellano, M.Martini, E.Sibilia | Elementi di archeometria, seconda edizione | Egea | 2007 | 9788823820920 |
Programmazione del corso
| Argomenti | Riferimenti testi | |
|---|---|---|
| 1 | Il metodo scientifico | 1) |
| 2 | Grandezze fisiche, unità di misura e dimensioni fisiche | 1) |
| 3 | Misure dirette e indirette | 1) |
| 4 | Strumenti di misura e caratteristiche | 1) |
| 5 | Il concetto di incertezza nella misura di una grandezza | 1) |
| 6 | Esempi di valutazioni “qualitative” dell’incertezza in una misura | 1) |
| 7 | Rappresentazione numerica dei risultati delle misure | 1) |
| 8 | Precisione e Accuratezza di una misura | 1) |
| 9 | Cifre significative | 1) |
| 10 | Incertezze assolute e relative | 1) |
| 11 | Confronto di due misure | 1) |
| 12 | Utilizzo di tabelle | 1) |
| 13 | Rappresentazione grafica dei dati sperimentali | 1) |
| 14 | Propagazione delle incertezze in somme e differenze, prodotti e quozienti | 1) |
| 15 | Incertezze indipendenti nelle misure | 1) |
| 16 | Formula generale per la propagazione delle incertezze | 1) |
| 17 | Errori sistematici e statistici | 1) |
| 18 | Media e deviazione standard | 1) |
| 19 | Combinazione di misure con incertezze differenti | 1) |
| 20 | Media pesata | 1) |
| 21 | Istogrammi di frequenza e distribuzione delle misure | 1) |
| 22 | Distribuzioni limite | 1) |
| 23 | La distribuzione di Gauss e sue proprietà | 1) |
| 24 | La distribuzione di Poisson e sue proprietà | 1) |
| 25 | Introduzione al metodo dei minimi quadrati | 1) |
| 26 | Il best-fit lineare | 1) |
| 27 | Calcolo dei coefficienti a e b per la retta di best-fit | 1) |
| 28 | Calcolo dei coefficienti a e b per la retta di best-fit | 1) |
| 29 | Adattamento dei minimi quadrati ad altre curve | 1) |
| 30 | Esempi ed applicazioni di best-fit | 1) |
| 31 | Confronto tra distribuzioni teoriche e dati sperimentali | 1) |
| 32 | Covarianza | 1) |
| 33 | Coefficiente di correlazione lineare | 1) |
| 34 | Test di Student | 1) |
| 35 | Definizione generale di chi-quadrato | 1) |
| 36 | Gradi di libertà e chi-quadrato ridotto | 1) |
| 37 | Test del chi-quadrato | 1) |
| 38 | Concetti fondamentali di fisica nucleare | 2) 3) |
| 39 | Il nucleo e i suoi costituenti | 2) 3) |
| 40 | Numero di massa e numero atomico | 2) 3) |
| 41 | Isotopi degli isotopi esistenti in natura | 2) 3) |
| 42 | Distribuzione degli isotopi esistenti in natura | 2) 3) |
| 43 | La stabilità dei nuclei | 2) 3) |
| 44 | Il fenomeno della radioattività | 2) 3) |
| 45 | Legge del decadimento radioattivo | 2) 3) |
| 46 | Costante di decadimento, vita media e tempo di dimezzamento | 2) 3) |
| 47 | Principali modi di decadimento delle sostanze radioattive | 2) 3) |
| 48 | Decadimento alfa | 2) 3) |
| 49 | Decadimento beta | 2) 3) |
| 50 | Decadimento gamma | 2) 3) |
| 51 | Generalità sulle tecniche di datazione | 4) 5) |
| 52 | Generalità sulle tecniche di datazione | 4) 5) |
| 53 | Datazioni AMS | 4) 5) |
| 54 | Metodo del Potassio-Argon | 4) 5) |
| 55 | Metodo Argon-Argon | 4) 5) |
| 56 | Metodo Uranio-Torio | 4) 5) |
| 57 | Metodo Uranio-Piombo | 4) 5) |
| 58 | Metodo Rubidio-Stronzio | 4) |
| 59 | Tracce di fissione | 4) 5) |
| 60 | Fenomeni di termoluminescenza e applicazione alla datazione | 4) 5) |
| 61 | Electron spin resonance e suo utilizzo per la datazione | 4) 5) |
| 62 | Cenni di Paleomagnetismo - Archeomagnetismo | 4) |
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.