Teoria Statistica dei Campi

Lo STELLAR Lab (Statistical Field Theory, Hydrodynamics, and Holography) dell’Università di Genova riunisce ricercatori che lavorano all’intersezione tra fisica statistica, fluidodinamica e dualità gauge/gravità. La nostra missione è comprendere il comportamento collettivo, sia in equilibrio sia fuori equilibrio, attraverso modelli teorici, simulazioni numeriche e nuovi approcci concettuali. Attualmente le nostre principali linee di ricerca sono:

Simulazione di mandrie, stormi e sciami

Studiamo sistemi di materia attiva, come gruppi di animali, robot o particelle autoproiettate, che mostrano moto collettivo. STELLAR sviluppa modelli di teoria dei campi continui che sostituiscono i singoli agenti con campi interagenti, consentendo lo studio del comportamento su larga scala, della formazione di pattern e delle dinamiche emergenti. Il nostro focus include, ma non si limita a, l’uso di formalismi “boost-agnostic” che rispettano l’indipendenza della velocità dall’osservatore, come strumenti potenti per quantificare sistemi fuori equilibrio. Questi approcci vengono poi testati tramite simulazioni numeriche.

Dissipazione e stati stazionari in teorie olografiche e idrodinamiche

Comprendere come i sistemi raggiungono l’equilibrio, o mantengono stati stazionari quando sollecitati, è fondamentale per studiare molti stati della materia. Questo filone di ricerca si concentra spesso sulle dualità olografiche (AdS/CFT), che permettono di descrivere le perturbazioni di teorie quantistiche dei campi fortemente accoppiate. Tali modelli rappresentano un banco di prova ideale per studiare il comportamento (quasi)idrodinamico. Mappando dinamiche complesse fuori equilibrio in problemi gravitazionali più semplici in dimensioni superiori, il nostro gruppo può calcolare funzioni di correlazione, proprietà di trasporto e processi di termalizzazione in regimi in cui i metodi perturbativi tradizionali falliscono.

L’effetto del campo superconduttivo

Il laboratorio studia anche come i campi elettrici esterni modulino la superconduttività nei film sottili, un fenomeno scoperto solo negli ultimi anni. Applicando la teoria BCS in presenza di tali campi, intendiamo comprendere i meccanismi che possono sopprimere la supercorrente. Questi risultati forniscono un fondamentale contributo teorico per lo sviluppo di dispositivi in cui la superconduttività può essere controllata tramite campi elettrici esterni.

Fenomeni critici e teoria quantistica dei campi

Questa linea di ricerca approfondisce le transizioni di fase, in particolare quelle del secondo ordine, e i principi alla base dell’universalità e dell’invarianza di scala nelle teorie quantistiche dei campi. Utilizzando metodi del gruppo di rinormalizzazione e di teoria delle perturbazioni conformi, il laboratorio STELLAR studia come emergono gli esponenti critici, come caratterizzare le fluttuazioni in prossimità dei punti critici e come si comportano i campi quantistici durante le transizioni di fase.

Analisi multiscala dei flussi

Focalizzandosi sulla fluidodinamica, questo progetto analizza flussi caratterizzati da molteplici scale interagenti, come nella turbolenza o nei regimi quasi-idrodinamici in cui le leggi di conservazione sono valide solo approssimativamente. Sfruttando la nostra competenza teorica, sviluppiamo modelli multiscala in grado di catturare il decadimento lento o la quasi-conservazione di correnti (ad esempio, la vorticità), collegando descrizioni microscopiche e idrodinamiche per comprendere il comportamento realistico dei fluidi.

Teorie di campo frattoniche

Le teorie di campo frattòniche studiano sistemi in cui le eccitazioni elementari, i fractons, non possono muoversi liberamente ma solo in modo vincolato, spesso collettivo. La ricerca del gruppo si concentra sulla formulazione di teorie di gauge non convenzionali, in cui compaiono simmetrie di ordine superiore e leggi di conservazione estese, come quelle dei dipoli e dei multipoli. Questi modelli aprono nuove prospettive nello studio di fasi esotiche della materia, collegando la materia condensata fortemente correlata a strutture topologiche e a possibili applicazioni nell’informazione quantistica.

Per ulteriori informazioni, visitare la pagina web del gruppo.

Staff
Andrea Amoretti
Daniel Keith Brattan
Nicola Maggiore
Nicodemo Magnoli

Postdocs
Alkistis Zervou

Dottorandi
Matteo Anselmi
Daniel Sacco Shaikh
Jonas Rongen