Fisica teorica delle interazioni fondamentali
La Fisica Teorica si occupa di formulare le leggi fondamentali della fisica tramite equazioni che permettono di spiegare e/o predire fenomeni naturali che vanno dalla scala delle particelle elementari a quella cosmologica. Il gruppo del Dipartimento di Fisica e Astronomia (DFA) è attivo in diverse aree di ricerca, che includono la teoria quanto-relativistica dei campi, la fisica delle particelle elementari, la fisica nucleare, la cosmologia, la fisica statistica e dei sistemi complessi.La teoria quanto-relativistica dei campi nasce dall’unione tra teoria della relatività e fisica quantistica e costituisce l’impalcatura necessaria per la descrizione delle particelle elementari (elettroni, fotoni, neutrini, quark, gluoni, bosone di Higgs, …) e delle loro mutue interazioni (elettromagnetica, forte, debole). La fisica statistica e dei sistemi complessi si occupa principalmente dell’applicazione di modelli fisici allo studio dei sistemi dinamici, della teoria delle reti con applicazioni interdisciplinari a sistemi sociali, strutturali, geologici e biologici e alla modellizzazione di sistemi di interesse socio-economico.Molte delle attività di ricerca del gruppo di fisica teorica sono svolte e finanziate all'interno dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) anche in collaborazione con gruppi di fisica sperimentale,e coinvolgono una vasta rete di collaborazioni con gruppi di prestigiose università e centri di ricerca internazionali nazionali e internazionali.
Teoria delle interazioni fondamentali
Docenti: Vincenzo Branchina; Vincenzo Greco; Fabio Siringo; Salvatore Plumari; Marco Ruggieri
Le particelle elementari note e le interazioni fondamentali tra esse sono descritte dal cosiddetto Modello Standard (MS) della fisica delle particelle, che è la teoria quantistica di campo che ingloba la teoria unificata dell’interazione elettromagnetica e debole (interazione elettrodebole) e la cromodinamica quantistica (interazione forte). All’interno del gruppo di teoria delle interazioni fondamentali si studiano i fenomeni legati alla teoria elettrodebole, quali il problema della naturalezza della massa del bosone di Higgs o il problema della stabilità del vuoto elettrodebole. Un'altra parte delle attività è dedicata allo studio di proprietà fondamentali dell’Interazioni Forte: quali il “confinamento”, la generazione dinamica della massa degli adroni e le proprietà della “Hot and dense QCD matter” che ha permeato l’Universo primordiale ed è creata nei collisori ultra-relativistici al LHC del CERN.
Sistemi complessi
Docenti: Vito Latora, Alessandro Pluchino, Andrea Rapisarda
La ricerca svolta presso DFA si focalizza nella descrizione matematica dell'architettura e della dinamica dei sistemi complessi. L'obiettivo principale è capire come un sistema complesso, ovvero un sistema composto da tanti elementi in interazione fra loro in maniera nonlineare, si auto-organizza dando origine a vari comportamenti collettivi. I metodi utilizzati sono strumenti matematici della teoria dei grafi, della meccanica statistica, della dinamica non lineare e delle simulazioni numeriche su larga scala. Le applicazioni spaziano dalla biologia ai sistemi socio-economici, comprese le reti create dall'uomo, in cui vengono affrontati sia i problemi fondamentali che la ricerca applicata in collaborazione con aziende private. Nel 2021 il fisico italiano Giorgio Parisi ha ricevuto il premio Nobel per la Fisica per le sue pioneristiche ricerche sui sistemi complessi.
