Fisica teorica

Le attività del gruppo teorico si concentrano principalmente sullo studio delle interazioni fondamentali, coprendo un ampio spettro di problematiche che vanno da sviluppi formali, alla teoria e fenomenologia delle stringhe, dei campi e delle particelle, alla fisica nucleare, alla gravità e cosmologia, e alla fisica statistica e quantistica.

Sito web del gruppo di Teoria e fenomenologia delle interazioni fondamentali

Gravitazione e cosmologia

L'origine e la dinamica dell'universo primordiale, quando le energie erano vicine alla scala di Planck, così come  la fisica dei buchi neri, pongono a tutt’oggi numerose sfide: la comprensione degli effetti quantistici nelle interazioni gravitazionali, il meccanismo dell'inflazione cosmologica, la materia oscura e l'energia oscura.

Fenomenologia delle interazioni fondamentali

Lo studio delle proprietà delle interazioni fondamentali tra particelle elementari presso acceleratori alla frontiera di energia o di intensità si pone come obiettivo quello di rispondere ad alcune domande ambiziose: Come mai l'Universo è dominato dalla materia? Qual è l'origine delle masse dei neutrini? C'è nuova fisica al di là della scala elettrodebole? Comprendiamo le varie fasi delle interazioni forti? Quali sono le proprietà di sistemi nucleari al limite della stabilità e in ambienti estremi?

Teoria dei campi e delle stringhe

La teoria dei campi è lo strumento teorico per eccellenza con cui si descrivono sia le interazioni fondamentali che la materia condensata. Ciò nonostante rimangono ancora molteplici domande aperte. Queste includono lo studio di aspetti non-perturbativi anche via metodi esatti quali l’integrabilità,  la dinamica di teorie supersimmetriche e di teorie consistenti di gravità quantistica come le stringhe, le dualità tra teorie di stringa e di campo, i sistemi con brane e dimensioni extra e la connessione tra la fisica fondamentale ad alte scale e la fenomenologia a basse energie.

Teoria dei sistemi quantistici a molti corpi e dell’informazione e calcolo quantistici

Lo studio dei sistemi quantistici a molti corpi è alla base della comprensione di tutte le forme della materia dai suoi costituenti fondamentali sino alle strutture aggregate. A seguito anche di conquiste sperimentali che hanno permesso la sintesi di materiali innovativi e la manipolazione di strutture atomiche, l’analisi teorica si è sviluppata integrando metodi di simulazione numerica con moderne tecniche della teoria statistica dei campi, arricchendosi anche di potenti strumenti d’indagine nel campo dell’informazione e della computazione quantistica.