Ricerca | Fisica teorica delle interazioni fondamentali

Meccanica quantistica e informazione quantistica

La meccanica quantistica è basata essenzialmente su una concezione probabilistica delle particelle, ma una recente proposta avanzata da G. ‘t Hooft prefigura la possibilità di ottenere la meccanica quantistica come limite di bassa energia di una teoria completamente deterministica. Un altro aspetto interessante è quello delle fasi e degli invarianti geometrici, che analizziamo in diversi sistemi (neutrini, assioni, effetto Hawking-Unruh, interferometria) per testare simmetrie fondamentali della natura. Infine, 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.

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, di teoria dei campi in spazio tempo curvo, fino alla modellizzazione di sistemi biologici.

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. 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. Estremamente rivelanti per la comprensione della materia oscura e dell’energia oscura sono teorie estese di gravità che rappresentano un’estensione della Relatività Generale.

Onde Gravitazionali

La scoperta delle onde gravitazionali ha aperto una nuova era della fisica moderna, sia teorica che sperimentale, e sta permettendo di indagare e capire alcuni aspetti dell'evoluzione dell’Universo, dalle prime fasi all’era della dark age. Tale studio include buchi neri, oggetti compatti, materia oscura ed energia oscura, come pure particelle previste da teorie che estendono il Modello Standard. In questo ambito partecipiamo alle collaborazioni internazionali LISA e Einstein Telescope.