L’attività di ricerca dell’area teorica all’interno del Dipartimento di Fisica è essenzialmente finalizzata allo sviluppo delle idee fondamentali della fisica e dei modelli che descrivono i fenomeni fisici, e all’interpretazione dei risultati sperimentali. Queste attività contribuiscono in maniera trasversale alle varie direttrici di ricerca, stimolando spesso una visione comune. Menzioniamo, per esempio, le teorie di campo e i loro paradigmi fondamentali, che trovano applicazione in differenti contesti fisici, dalle interazioni fondamentali alla meccanica statistica e alla fisica della materia condensata.
Nell’ambito della Fisica Teorica definiamo alcuni direttrici principali, quali le Interazioni Fondamentali, la Fisica Statistica e dello Stato Condensato, la Fisica dell’Universo e la Cosmologia, la Fisica Nucleare. Tali direttrici possono comunque intrecciarsi, in particolare tramite gli strumenti adottati, quali le teorie di campo quantistiche e statistiche.
Interazioni Fondamentali
Vengono sviluppati progetti di ricerca per lo sviluppo di metodi di analisi più efficaci, sia analitici che numerici, al fine di ottenere predizioni accurate da confrontare con i dati degli esperimenti in laboratorio o delle osservazioni del cosmo. D’altra parte è importante mantenere linee di ricerca su possibili nuovi meccanismi fondamentali che possano fornire soluzioni soddisfacenti ai problemi ancora irrisolti, quali le fasi della materia adronica, dai quarks agli adroni, la relazione tra le proprietà topologiche della teoria delle interazioni forti ed eventuali nuove particelle quali l’assione, l’origine della materia oscura e dell’energia oscura che determina l’espansione accelerata dell’universo, la formulazione di una teoria quantistica della gravità.
Maggiori informazioni: Interazioni Fondamentali.
Fisica Statistica e dello Stato Condensato
Nuovi aspetti fondamentali sono emersi dai recenti progressi della Fisica Sperimentale, che richiedono un ulteriore sviluppo degli strumenti teorici della Fisica Quantistica e Statistica. In questo contesto si innestano delle linee di ricerca che studiano la dinamica dei sistemi quantistici a molti corpi (isolati e in contatto con l’ambiente), i fenomeni critici e le transizioni di fase classiche e quantistiche, il ruolo delle simmetrie globali e di gauge in fenomeni emergenti, e come questi determinano le proprietà statiche e dinamiche di un sistema statistico, quali ad esempio i diversi meccanismi di Higgs, nonché alcuni aspetti legati ai recenti sviluppi nell’ambito della computazione e dell’informazione quantistica.
Maggiori informazioni: Fisica Statistica e dello Stato Condensato.
Fisica dell’Universo e Cosmologia
Le nuove osservazioni dall’Universo aprono nuove strade di indagine, per approfondire le nostre conoscenze sull’evoluzione dell’Universo, dal Big Bang alla situazione attuale, e provare a dare risposte ad alcuni dei misteri della fisica moderna, tra cui la materia e l’energia oscura, il meccanismo inflattivo del primo universo, e le perturbazioni che hanno dato origine all’Universo osservato oggi. Questi temi, di grande attualità, sono oggetto di studio all’interno della nostra area.
Maggiori informazioni: Fisica dell’Universo e Cosmologia
Fisica Nucleare
Diverse tematiche vengono affrontate all’interno della Fisica Nucleare. Menzioniamo lo studio dei sistemi e delle reazioni che coinvolgono pochi nucleoni, di grande interesse astrofisico, associato alla nucleosintesi, sia dopo il Big Bang che durante l’evoluzione stellare, e la fisica della materia densa all’interno delle stelle compatte, in particolare le stelle di neutroni. Questi temi sono di grande attualità e hanno importanti connessioni con le ricerca in ambito astrofisico e sperimentale svolta in dipartimento.
Maggiori informazioni: Fisica Nucleare
Menzioniamo inoltre anche le ricerche su temi che riguardano i fondamenti della fisica quantistica e matematica, nonché la storia della fisica, in particolare il primo dizionario biografico dei fisici italiani, le statistiche storiche della docenza universitaria, le attività di ricerca di fisici legati a Pisa.
Il nostro progetto di sviluppo per i prossimi anni intende favorire la crescita di quelle linee di ricerca che mostrano maggiori potenzialità. Tutto questo dovrà avvenire mantenendo un certo equilibrio, per garantire uno spettro sufficientemente ampio di competenze, che è una condizione necessaria per garantire una formazione universitaria completa ai nostri studenti.
Maggiori dettagli sulla ricerca dei componenti dell’area di Fisica Teorica che lavorano all’interno dell’Area Pontecorvo, afferenti sia all’Università che all’INFN, si trovano nelle pagine web: https://sites.google.com/a/unipi.it/pisa-theory-group/, contenenti una descrizione aggiornata delle attività. Sono inclusi i link (open access) a tutte le pubblicazioni scientifiche, in particolare alle più recenti.