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L'Università di Pavia è la più antica della Lombardia e una delle più antiche d'Europa. All'825 risale il capitolare dell'imperatore Lotario che costituì a Pavia la scuola di retorica per i funzionari del regno; lo Studium Generale fu invece fondato da Carlo IV nel 1361.

Tra i periodi di maggior fama dell'Università di Pavia è il XVIII secolo, con la radicale riforma voluta dagli Asburgo, che diede un impulso iniziale al costituirsi delle collezioni che oggi si conservano nei musei dell'Università. L'imperatrice Maria Teresa d'Austria e il suo successore Giuseppe II si occuparono della rinascita e del rifiorire dell'antica Università promuovendo riforme di carattere didattico e scientifico grazie alle quali l'ateneo pavese divenne uno dei più all'avanguardia in Europa. A Pavia furono chiamati scienziati di grandissima fama, le lezioni cominciarono ad essere tenute in italiano e l'Università venne dotata di strutture, come la grande biblioteca, i gabinetti, i musei e i laboratori scientifici, a supporto della nuova didattica, ispirata al metodo sperimentale.

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La radici della ricerca nel campo della Fisica si possono far risalire all'insegnamento di Gerolamo Cardano (1501-1576).

La prima cattedra in Fisica sperimentale venne istituita nel 1742 mentre a partire dal 1771, nell'ambito della riforma voluta dagli Asburgo, nacque il Gabinetto di Fisica, che si trovava all'epoca nel palazzo centrale dell'Università, diretto da Carlo Barletti (1735-1800), nominato nel 1772 professore di Fisica Sperimentale.

Il Gabinetto si sviluppò soprattutto con la direzione di Alessandro Volta, che, già famoso per l'invenzione dell'elettroforo e per la scoperta del metano, fu chiamato nel 1778 a sostituire Barletti, spostato per l'occasione sulla cattedra di Fisica Generale. Nel 1804 Volta lasciò l'insegnamento a Pietro Configliachi (1777-1844), pur continuando a operare nel Gabinetto fino al 1819.

Dopo Configliachi, che proseguì fino al 1842, il Gabinetto fu diretto, fino al 1860 da Giuseppe Belli (1791-1869), poi da Giovanni Cantoni (1818-1897) fino al 1893, Adolfo Bartoli (1851-1896) fino al 1896, Michele Cantone (1857-1932) fino al 1905 ed Enrico Salvioni (1863-1936) fino al 1923.

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Nel 1880 la ricerca nel settore della fisica venne organizzata nell'Istituto di Fisica Sperimentale "Alessandro Volta". Durante i primi trent'anni del Novecento si susseguirono alla direzione dell'Istituto di Fisica Enrico Salvioni (dir. 1905-1923), Alessandro Amerio (1876-1965 dir. 1924-1928), Adolfo Campetti (1866-1947 dir. 1929-1936).

Frattanto l'espansione di molti istituti dell'Università aveva determinato la necessità di nuovi spazi. Con una legge del 1933 fu assegnato all'Università di Pavia un primo stanziamento per la costruzione delle sedi di alcuni Istituti. I lavori iniziarono nel '34 e terminarono abbastanza velocemente, cosicché tre nuovi edifici poterono ospitare Igiene e Fisiologia, le Chimiche e Fisica e Mineralogia. L'Istituto di Fisica Sperimentale dal 1936 si trasferì nella nuova (e attuale) sede.

Una grossa spinta verso la modernità venne con Rita Brunetti (1890-1942) chiamata alla direzione dell'Istituto nel 1936, che dedicò molte energie all'arricchimento dell'Istituto nella nuova sede, al potenziamento degli impianti generali, al completamento del materiale per l'insegnamento e dell'attrezzatura per gli studi di spettroscopia, di cui esisteva una discreta dotazione provveduta dal direttore precedente.

Si orientò inoltre verso il nuovo indirizzo della Fisica Nucleare, acquistando, nel 1938, parti di un acceleratore di protoni, l'alimentatore del quale poté essere completato solo nel 1941. A Rita Brunetti succedette nel 1942 Orazio Specchia, che fece smontare e nascondere l'acceleratore per evitarne il sequestro. Dopo la guerra furono recuperati gli strumenti nascosti e ne vennero acquistati e costruiti dei nuovi, talvolta attingendo al materiale lasciato dalle truppe americane o donato nell'ambito dell'European Recovery Programme (Piano Marshall). Nel 1956 venne presentata all'Istituto Lombardo una nota sul collaudo dell'acceleratore.

Contemporaneamente, fin dal 1946, intorno a Luigi Giulotto (1911-1986) si cominciò a formare un gruppo di Fisica della Materia. Nel corso degli anni Cinquanta si affiancò a questo filone di ricerca la Fisica dei solidi. Il progetto di creare a Pavia un gruppo di ricerca teorico-sperimentale incentrato sulle figure di Giulotto e di Fausto Fumi, che nel 1957 divenne direttore del nuovo Istituto di Fisica Teorica, proseguì per un paio d'anni. Dopodiché i componenti del gruppo che si era costituito si trasferirono in altre sedi universitarie, dove diffusero lo studio della Fisica dello stato solido e furono determinanti in un processo di sviluppo a livello nazionale che condusse all'istituzione prima del Gruppo Nazionale di Struttura della Materia (GNSM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche e poi dell'Istituto Nazionale di Fisica della Materia (INFM). Verso la fine degli anni Cinquanta ci si cominciò a occupare a Pavia anche dell'importante settore dei semiconduttori.

Per quanto riguarda la Fisica Nucleare essa ebbe una svolta decisiva con la chiamata nel 1962 di Alberto Gigli Berzolari. Egli ottenne la creazione, nel 1963, del gruppo collegato INFN di Pavia e un discreto finanziamento.

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Sempre nel 1963, al posto dell'Istituto di Fisica Sperimentale e di quello di Fisica Superiore, nato nel 1951 e avente come direttori Giulotto (dir. 1951-1960) e Gianni Bonera (dir. 1960-1963), nacquero gli istituti di Fisica Nucleare, con direttore Gigli e di Fisica Generale, con direttore Giulotto, che dal 1962 aveva assunto la carica di direttore dell'Istituto di Fisica Sperimentale. La nascita dei Dipartimenti di Fisica A. Volta e Fisica Nucleare e Teorica risale al 1982, in ottemperanza alla legge di riforma universitaria 382/1980.

Direttori del Dipartimento di Fisica "A. Volta" sono stati

  • Attilio Rigamonti (1982-1985)
  • Giuseppe Lanzi (1985-1991)
  • Giorgio Guizzetti (1991-1997)
  • Giorgio Samoggia (1997-2000)
  • Fabio Bevilacqua (2000-2003)
  • Carlo Bruno Azzoni (2003-2007)
  • Lucio Claudio Andreani (2007-2012)

Direttori del Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica sono stati

  • Giorgio Goggi (1982-1987)
  • Alberto Rimini (1987-1989)
  • Adalberto Piazzoli (1989-1995)
  • Sigfrido Boffi (1995-2001)
  • Domenico Scannicchio (2001-2007)
  • Michele Livan (2007-2012).

Dal 1 marzo 2012, in ottemperanza alla legge di riforma universitaria 240/2010, i due dipartimenti si aggregano costituendo il Dipartimento di Fisica. Da allora i Direttori sono stati:

  • Michele Livan (2012-2013)
  • Alberto Rotondi (2013-2019)
  • Pietro Carretta (2019-)