Teoria dei Campi, Gravitazione ed Astrofisica

Research Teoria dei Campi, Gravitazione ed Astrofisica

[M. Blasone, V. Bozza, A. Capolupo, G. Lambiase]

L’attività di ricerca delle varie componenti dell’Area è tutta rivolta allo studio di problematiche attuali su cui si misura la comunità internazionale dei fisici che lavorano nel settore della fisica delle alte energie, della cosmologia e dell'astrofisica in generale. L’articolazione dell’Area include infatti ricerche in Gravità classica e quantistica e possibili estensioni della Relatività Generale, così come nella fisica delle interazioni fondamentali di interesse per le particelle elementari, ma anche per modelli cosmologici e questioni connesse alla materia oscura e all’energia oscura. Queste ricerche si allacciano a problemi astrofisici come la fisica dei buchi neri, delle lenti gravitazionali e tematiche di grande attualità come la ricerca di pianeti extrasolari. La struttura formale della teoria quantistica dei campi fornisce lo scenario matematico e concettuale che permette di esplorare anche problematiche relative ai fondamenti delle Teorie Quantistiche, dell’ottica quantistica, dell’informazione quantistica.
Tutti i membri dell'area sono associati all'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e conducono ricerche nell'ambito di collaborazioni internazionali.

  • Teoria quantistica dei campi: Un aspetto distintivo della teoria quantistica dei campi, rispetto alla meccanica quantistica, è rappresentato dalla presenza di rappresentazioni unitariamente inequivalenti, connesse all’esistenza in QFT di più vuoti fisicamente distinti. Su questa base, il gruppo è attivo nella trattazione con metodi di teoria quantistica dei campi di tematiche di particelle elementari (mixing e oscillazioni di neutrini e mesoni), di sistemi quantistici a temperatura finita e con difetti topologici, fino alla modellizzazione di sistemi biologici (funzioni cerebrali, proprietà elettromagnetiche del DNA). Alcuni nostri studi riguardanti l’analisi di teoria dei campi quantistici di fenomeni biologici si avvalgono anche della collaborazione del prof. Luc Montagnier, Premio Nobel per la Medicina.
  • Informazione quantistica: Siamo interessati sia allo studio delle proprietà generali delle correlazioni quantistiche (entanglement, discord, etc.) che alle applicazioni. In particolare, abbiamo evidenziato per primi le proprietà di entanglement di singola particella associate alle oscillazioni di neutrini, e ulteriori studi sono in corso in questa direzione.
  • Fondamenti di meccanica quantistica: Nella linea di una recente proposta avanzata da G. ‘t Hooft, circa la possibilità di ottenere la meccanica quantistica come limite di bassa energia di una teoria completamente deterministica, il nostro gruppo è attivo su questa tematica e ha già ottenuto interessanti risultati a supporto della ipotesi di ‘t Hooft.
  • Fasi geometriche e loro applicazioni alla fisica fondamentale: le fasi e gli invarianti geometrici vengono analizzati in diversi sistemi per testare simmetrie fondamentali della natura, per determinare la natura dei neutrini, per rivelare effetti come quello Hawking-Unruh e la presenza di particelle postulate come gli assioni. Ulteriori applicazioni dello studio dell’interferometria a differenti fenomeni sono attualmente in corso.
  • Dark energy e dark matter: Recenti studi condotti dal gruppo mostrano che i condensati indotti da diversi sistemi contribuiscono all’energia del vuoto ed hanno un comportamento simile a quello della dark matter e della dark energy dell’universo. In particolare, si è mostrato che, il vuoto di sistemi fermionici mescolati, di campi in spazi-tempi curvi ed il vuoto termico possono rappresentare delle componenti della cold dark matter, mentre quello associato al mixing di bosoni ha un comportamento simile alla costante cosmologica. La formale analogia tra i sistemi caratterizzati dai condensati può aprire nuovi scenari nella possibilità di rilevare le componenti della dark energy e dark matter dell’universo in esperimenti condotti in laboratorio.
  • Teorie estese della gravitazione: Le Teorie estese della gravitazione sono considerate come le candidate favorite per generalizzare la teoria della Relativita’ Generale di Einstein. Questo nuovo paradigma, potrebbe curare alcune incongruenze della Relativita’ Generale e spiegare in uno schema self-consistente problemi legati alla Dark Energy (attuale fase accelerata dell’Universo), Dark Matter (piattezza delle curve di rotazione delle galassie), formazione delle strutture su larga scala, e in ultima analisi fornire un framework generale per una descrizione effettiva della quantum gravity. In questo ambito il nostro gruppo sta studiando problemi connessi con la Bariogenesi, Fisica terrestre/satellitare e fisica astroparticellare.
  • Buchi neri e lenti gravitazionali: la deflessione della luce da campi gravitazionali forti è un'importante fonte di informazioni sulla fisica di oggetti compatti come buchi neri e sulla fisica del campo gravitazionale. Dopo aver ottenuto risultati universali sui legami tra la deflessione e la metrica che descrive il buco nero, abbiamo applicato queste indagini al buco nero al centro della Via Lattea. Ci interessiamo anche allo studio di wormholes e materia esotica.
  • Ricerca di pianeti extrasolari: l'Osservatorio Astronomico (http://www.fisica.unisa.it/gravitationAstrophysics/Observatory.htm) dell'Università di Salerno è inserito nella rete internazionale MiNDSTEp che svolge ricerca di pianeti extrasolari col metodo del microlensing. In tale ambito, abbiamo realizzato la più veloce piattaforma di calcolo al mondo per la modellazione dei dati in tempo reale (http://www.fisica.unisa.it/gravitationAstrophysics/RTModel.htm) e abbiamo prodotto un codice pubblico (http://www.fisica.unisa.it/gravitationAstrophysics/VBBinaryLensing.htm) per il calcolo delle curve di luce di microlensing. Siamo coinvolti nel team scientifico che lavora alla progettazione del satellite WFIRST della NASA. Inoltre, svolgiamo validazione e caratterizzazione di candidati pianeti extrasolari col metodo dei transiti nell'ambito della collaborazione KELT. Numerosi progetti paralleli hanno portato risultati sugli ammassi globulari, il microlensing di quasar e lo studio di asteroidi.

Allegati



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