S. Penati, A. Tomasiello, A. Zaffaroni, S. Pasquetti, N. Mekareeya

Il problema di interesse, tuttora sostanzialmente irrisolto, è quello di una consistente formulazione quantistica della teoria della gravitazione che metta in luce la relazione fra l'interazione gravitazionale e le altre interazioni fondamentali (unificazione). Il modello delle stringhe supersimmetriche, ancora in fase di sviluppo, ha vari requisiti per poter essere considerato la teoria definitiva. Vi si assume che gli enti che giocano un ruolo fondamentale alle scale più piccole non siano puntiformi, ma abbiano una struttura estesa unidimensionale (stringa). Per il loro interesse nella formulazione dei modelli di formazione ed evoluzione dell'universo sono pure oggetto di ricerca altri aspetti più tradizionali della teoria della gravitazione.

 P. Nason, C. Oleari, S. Alioli, E.Re

Si studia la Quanto-Cromo-Dinamica (QCD) cio la teoria quantistica relativistica dei costituenti (quark e gluoni) delle particelle con interazione forte. Per la sua complessit questa teoria si può affrontare ricorrendo ad adeguate tecniche di approssimazione. Per certi problemi, quali le collisioni fra particelle ad altissima energia, si possono usare schemi ordinati di approssimazioni successive. Si studiano vari aspetti del Modello Standard delle interazioni fondamentali, che fornisce una descrizione unificata delle interazioni elettromagnetiche e deboli dei quark e dei leptoni. Nonostante i successi di questo modello vi sono molte ragioni per ritenere che esso sia incompleto e che debba essere in futuro generalizzato ricercando una completa unificazione delle interazioni fondamentali della natura. Una speciale simmetria, la supersimmetria, non ancora osservata sperimentalmente, ma dotata di proprietà formali molto interessanti potrebbe essere lo strumento di questi futuri sviluppi.

M. Bruno, C. Destri, L. Giusti, M. Pepe, F. Rapuano

Studiamo la teoria quantistica dei campi relativistici a livello non perturbativo da principi primi. Queste conoscenze sono necessarie per la comprensione teorica di molti fenomeni in Fisica quando le interazioni tra i costituenti fondamentali sono forti.
Nel Modello Standard della Fisica delle particelle elementari, la Cromodinamica Quantistica (QCD) è la teoria fondamentale delle interazioni forti che descrive la dinamica di quark e gluoni: determina, ad esempio, le proprietà e la struttura degli adroni, le caratteristiche del plasma di quark e gluoni ad alta temperatura, e nella fisica del sapore è cruciale per ottenere previsioni precise sui decadimenti adronici nel Modello Standard e oltre.
Siamo particolarmente interessati ai processi che possono far luce su diversi punti deboli del Modello Standard, ed eventualmente rivelare l'esistenza di nuovi gradi di libertà fondamentali in Natura, come: il momento magnetico anomalo dei leptoni, i decadimenti rari degli adroni, la violazione di CP nelle interazioni forti e deboli.
Per definire non perturbativamente le teorie quantistiche di campo relativistiche che ci interessano lo spazio-tempo viene discretizzato su un reticolo quadridimensionale. Una volta che le quantità di interesse fisico sono state definite non perturbativamente in modo rigoroso, esse vengono calcolate su calcolatori ad alte prestazioni (HPC) tra i più veloci al mondo che sono messi a disposizione dai centri europei di supercalcolo.
A questo scopo vengono costantemente sviluppati dal nostro gruppo algoritmi e strategie computazionali specializzate, insieme a codici e software altamente ottimizzati che vengono creati, testati e perfezionati su macchine HPC di piccola scala assemblate e gestite localmente.