Fondo Italiano per la Scienza: finanziamenti al progetto FLAME (Silvia Ferrario Ravasio) e allo studio della teoria dei campi (Marco Meineri)

FONDO ITALIANO PER LA SCIENZA: AL DIPARTIMENTO DI FISICA UN DOPPIO FINANZIAMENTO PER STUDIARE I COSTITUENTI ELEMENTARI DELLA MATERIA, AL PROGETTO FLAME DI SILVIA FERRARIO RAVASIO E ALLO STUDIO DELLA TEORIA DEI CAMPI CON MARCO MEINERI; I FINANZIAMENTI ARRIVERANNO NEI PROSSIMI 3 ANNI

Dal MUR oltre 2,5 milioni di euro a due progetti di ricerca UniTo per promuovere lo sviluppo della ricerca fondamentale

Importante risultato nella ricerca per il Dipartimento di Fisica dell’Università di Torino, a cui vanno due dei cinque Starting Grant messi a bando dal Fondo Italiano per la Scienza (MUR), per il Settore – PE2 – Fundamental Costituents of Matter. L’obiettivo principale del Fondo è quello di promuovere lo sviluppo della ricerca fondamentale secondo le modalità consolidate a livello europeo sul modello dell’European Research Council (ERC). Questo prestigioso riconoscimento giunge grazie al lavoro della dottoressa Silvia Ferrario Ravasio, e del dottor Marco Meineri, che hanno ottenuto un finanziamento rispettivamente di 1.325.026,79 milioni di euro e 1.325.504,44 milioni di euro per i prossimi 3 anni.

La dott.ssa Ferrario Ravasio, attualmente al CERN,  riceve il contributo grazie al progetto “FLAME – Fixed-order and Logarithmic Accuracy in Monte Carlo Events”. Il progetto è dedicato alla fisica delle particelle. Grazie agli acceleratori di particelle come il Large Hadron Collider (LHC), è possibile testare la nostra conoscenza a energie e precisioni molto elevate. Lo studio e la comprensione del bosone di Higgs, la particella che fornisce una spiegazione per l’origine della massa di tutte le altre particelle, rimane un pilastro della fisica del LHC, così come una precisa determinazione delle proprietà delle particelle elementari che compongono il Modello Standard, la teoria che racchiude l’attuale conoscenza delle interazioni fondamentali.

L’obiettivo del progetto è aumentare l’accuratezza delle predizioni teoriche per processi chiave misurati al LHC, così da avere uno strumento interpretativo accurato e affidabile per tradurre l’enorme mole di dati misurati in conoscenza delle interazioni fondamentali tra particelle. L’LHC consente di esplorare le forze fondamentali che governano la natura. I generatori di eventi Monte Carlo (MC) sono lo strumento principale per stabilire la connessione quantitativa tra gli esperimenti di collisione e il Modello Standard, il quadro teorico che racchiude la nostra comprensione delle interazioni tra particelle fondamentali. L’obiettivo di FLAME è produrre le previsioni teoriche più precise per i processi di collisione all’interno di MC flessibili, per una migliore descrizione teorica di qualsiasi osservabile.

“Nei prossimi due decenni – dichiara Silvia Ferrario Ravasio – le misure di LHC raggiungeranno un’energia e una precisione senza precedenti, per svelare la natura del bosone di Higgs e trovare potenziali indizi di nuovi scenari fisici. FLAME fornirà la svolta urgentemente necessaria per sviluppare nuovi GPMC formalmente e praticamente accurati, in linea con i requisiti sperimentali dei futuri programmi di fisica dell’LHC e dei suoi successori”.

Questo obiettivo sarà raggiunto utilizzando la risommazione logaritmica per combinare GPMC, che ben modellano fisica a basse scale, con calcoli ad ordine fisso, solitamente atti a descrivere processi molto energetici. Il progetto FLAME rappresenta dunque una potente opportunità per spingere i confini della nostra conoscenza della fisica delle particelle e sfruttare tutto il potenziale della dinamica multi-scala negli esperimenti di collisione.

Il dottor Marco Meineri accede al finanziamento invece con il progetto “New frontiers for the bootstrap program: from entanglement to renormalization group flows”, dedicato allo studio delle teorie di campo quantistiche fortemente interagenti. La teoria dei campi è il più sofisticato linguaggio a disposizione in fisica per descrivere le interazioni fondamentali. Sorprendentemente, sono descritti da teorie di campo anche fenomeni macroscopici in cui un enorme numero di costituenti elementari si comporta collettivamente, quali la magnetizzazione spontanea di un metallo, o la transizione dell’elio liquido verso lo stato superfluido. Il prezzo da pagare per un modello teorico così potente e flessibile è che spesso non è facile estrarre predizioni esplicite da esso. Se i costituenti elementari interagiscono tra loro con forze intense, i metodi di approssimazione a nostra disposizione diventano inefficaci.

“Tuttavia – dichiara Marco Meineri – anche se non sappiamo calcolare la risposta esatta, qualche volta sappiamo escludere alcune risposte sbagliate. Infatti, i processi descritti dalle teorie di campo devono soddisfare condizioni di auto-consistenza, e verificarle è più semplice che fare predizioni esatte. A volte, i vincoli sono così stringenti da isolare una sola possibilità. Questo approccio viene chiamato “bootstrap”. Finora, il bootstrap è stato applicato con grande successo alle cosiddette funzioni di correlazione, che descrivono la risposta di un sistema a piccole sollecitazioni”.

L’obiettivo del progetto di ricerca del dott. Meineri è quello di estendere questo paradigma a nuove osservabili, che dipendono dalle proprietà di intere regioni di spazio invece che di singoli punti. Il prototipo di queste osservabili è la quantità di entanglement tra due regioni diverse di spazio. L’entanglement è una proprietà fondamentale delle teorie quantistiche, e implica che il risultato di un esperimento in una certa regione sia influenzato da cosa avviene in una regione diversa, pur senza un’azione diretta. Maggiore l’entanglement, maggiore l’incertezza associata a una conoscenza imprecisa dello stato del sistema. Il calcolo della cosiddetta entropia dovuta all’entanglement è particolarmente arduo: Il bootstrap potrebbe consentire di determinarne limiti universali.

Testo dall’Ufficio Stampa Area Relazioni Esterne e con i Media Università degli Studi di Torino