GAST GAUGE AND STRING THEORIES
Dinamica non perturbativa in teorie di gauge e di stringa

 
 
Coordinatore: Davide Fioravanti
 
E-mail: davide.fioravanti at bo.infn.it, Tel: +39 051 20 91078 

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Attività di Ricerca

La teoria dei campi è lo strumento base in fisica teorica per descrivere il comportamento delle particelle elementari e delle interazioni fondamentali. Il suo raggio d’azione si estende anche ai fenomeni critici in meccanica statistica e alla materia condensata. Al momento abbiamo un ottimo controllo della teoria dei campi a livello perturbativo mentre una piena comprensione degli aspetti non perturbativi è oggetto di ricerca di grande attualità. Questa può essere raggiunta tramite approcci basati sul gruppo di rinormalizzazione, l’olografia e le dualità, la supersimmetria e l’integrabilità che permettono di far emergere strutture algebriche e analitiche il cui studio può condurre a risultati esatti.

Le nostre attività si focalizzano su vari aspetti della teoria quantistica dei campi e della teoria di stringa. In particolare: 

  • Metodi Worldline: metodi di prima quantizzazione aventi lo scopo di trovare rappresentazioni alternative di ampiezze di scattering e azioni efficaci in QFT con accoppiamenti di gauge e gravitazionali, anche ispirandosi alle teorie di stringhe [F. Bastianelli].
  • Integrabilità: è una proprietà profonda di una classe di teorie che permette di calcolare esattamente quantità fisiche non banali grazie ad una struttura fisica e matematica soggiacente. In generale, tale proprietà si manifesta in maniera naturale in sistemi 2D, ma può essere presente in forme più sofisticate anche in D>2.
    • Bethe Ansatz Termodinamico: nelle teorie di campo integrabili è possibile considerare, in maniera esatta e unificata, il problema del comportamento termodinamico e quello degli effetti di volume finito, usando l’idea del Bethe Ansatz Termodinamico (TBA). Lo sviluppo delle strutture matematiche soggiacenti al TBA ha rivelato architetture algebriche e analitiche sorprendenti, connesse con altri ambiti della matematica e della fisica e tuttora oggetto di attivi e coinvolgenti approfondimenti [D. Fioravanti, F. Ravanini].
    • Integrabilità in teorie supersimmetriche in 4D e stringhe: le teorie di gauge supersimmetriche in 4D, che rivestono anche un interesse fenomenologico, mostrano un interessantissimo legame (dualità) con  teorie di stringa, dove la struttura bidimensionale della teoria porta naturalmente all’integrabilità. Lo scopo finale di questi studi è quello di arrivare a modelli più fondamentali e realistici per le interazioni [D. Fioravanti, D.Gregori, H.Poghosyan].
    • Integrabilità in fisica del non equilibrio: la fisica del non equilibrio è una delle maggiori sfide della meccanica statistica moderna. Gli sviluppi degli ultimi anni hanno enfatizzato l’esistenza di metodi di QFT per affrontare questi fenomeni, non solo a livello classico, ma anche a quello quantistico, ove sono collegati alla fisica degli atomi freddi e dei condensati bosonici. L’approccio a “quantum quench” è ormai maturo, mentre la idrodinamica generalizzata (GHD) è in una fase di attivo sviluppo in questi ultimi anni. In entrambi gli approcci, l’integrabilità e la fisica non perturbativa giocano un ruolo essenziale [O. Pomponio, F. Ravanini].
  • Aspetti topologici e geometrici delle teorie di campo e di stringa: Modelli sigma non lineari.  Quantizzazione  di Batalin-Vilkovisky nella formulazione geometrica di Alexandrov-Kontsevich-Schwartz-Zaboronsky. Teoria di gauge superiore [R. Zucchini].
  • Anomalie: descrivono la rottura quantistica di simmetrie classiche. Hanno applicazioni di vasta portata, che vanno dal vincolare il contenuto di materia delle teorie di gauge alla caratterizzazione di proprietà non perturbative delle QFT e del loro comportamento sotto l’azione del gruppo di rinormalizzazione [F. Bastianelli].

Collaborazioni

  • Prof. Christian Schubert (Universidad Michoacana, Morelia, Messico) 
  • Dr. James Edwards (Universidad Michoacana, Morelia, Messico) 
  • Dr. Naser Ahmadiniaz (Institute for Basic Science, Gwangju, Sud-Corea) 
  • Dr. Roberto Tateo (Università di Torino, Italia)
  • Prof. Andrew Waldron (University of California at Davis, USA)
  • Dr. Pablo A.G. Pisani (Universidad Nacional de La Plata, La Plata, Argentina) 
  • Prof. Thanu Padmanabhan (IUCAA, Pune University, Pune, India) 
  • Dr. Benjamin Doyon (King’s College, London, UK)
  • Dr. Olalla Castro-Alvaredo (City University, London, UK)
  • Prof. Changrim Ahn (Ewha Womans University, Seoul, Sud-Corea)
  • Prof. Paul A. Pearce (University of Melbourne, Australia)

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