PRIN-01 - Progetto di Ricerca di Interesse Nazionale 2001-2003

Fisica Teorica del Nucleo e dei Sistemi a Molti Corpi

(Theoretical Physics of the Nucleus and the Many-Body Systems)

Il progetto, cofinanziato dal MIUR per il biennio 2001-2003, riguarda la fisica teorica del nucleo atomico, dei suoi costituenti e dei sistemi a molte particelle che si possono trattare con metodi teorici simili, peculiari di un sistema fisico confinato spazialmente e con un numero finito di gradi di libertà. Al progetto partecipa la quasi totalità dei gruppi italiani attivi nella fisica nucleare teorica operanti in 17 Università. Obiettivo generale della ricerca è l'approfondimento della comprensione della struttura e della risposta dinamica di un sistema composito a partire dalle proprietà delle interazioni fondamentali tra i suoi costituenti elementari. L'attività proposta è una naturale continuazione e uno sviluppo di temi già affrontati in precedenza, ma si focalizza solo su una parte della ricerca che i vari gruppi conducono in modo da rendere più omogeneo il progetto e permettere il raggiungimento degli obiettivi nel corso del biennio per cui si è ricevuto il finanziamento. Una peculiarità della proposta consiste proprio nella concentrazione su temi e metodi che coinvolgono mutue interazioni e/o esplicite collaborazioni fra le varie Unità di Ricerca in uno sforzo comune di accrescere la conoscenza del comportamento della materia con ricadute in settori in cui essenziale si rivela l'uso di metodi e tecniche di calcolo sviluppati per la fisica nucleare.

A seconda che si privilegi il problema fisico, il metodo teorico o il confronto tra teoria ed esperimento si possono avere diverse classificazioni per i temi affrontati dalle varie Unità di Ricerca.
Per quanto riguarda la fisica, i temi qui considerati si possono raggruppare secondo il seguente schema:

  1. Dinamica e struttura nucleare;
  2. Interazioni fondamentali e fisica nucleare;
  3. Astrofisica nucleare;
  4. Sistemi complessi non nucleari.
Guardando ai metodi sviluppati e utilizzati, si ottiene la seguente classificazione:
  1. Metodi per lo studio di sistemi di pochi corpi;
  2. Metodi per lo studio di sistemi di molti corpi;
  3. Equazione di stato della materia mucleare.
Il confronto con i dati sperimentali privilegia i seguenti tipi di sonde utilizzate per l'indagine:
  1. Sonde elettromagnetiche e deboli;
  2. Sonde adroniche;
  3. Fasci di ioni stabili e radioattivi.
I vari temi affrontati dal progetto sono qui di seguito indicati mettendo tra parentesi le Unità di Ricerca interessate.
  1. Dinamica e struttura nucleare
    • Risposta collettiva dei nuclei (Catania, Firenze, Milano, Napoli, Torino)
    • Effetti di deformazione, spin, isospin e temperatura (Catania, Firenze, Milano, Padova, Torino)
    • Correlazioni fra nucleoni (Catania, Lecce, Napoli, Pavia, Perugia, Pisa, Torino)
    • Reazioni tra ioni pesanti (Catania, Firenze, Torino)
    • Multiframmentazione nucleare (Catania, Firenze, Pisa)
    • Meccanismi di reazione con fasci radioattivi (Catania, Pisa)
    • Nuclei esotici: "alone" e "pelle" di neutroni (protoni) (Catania, Milano, Padova, Torino)
  2. Interazioni fondamentali e fisica nucleare
    • Interazione nucleone-nucleone e problemi a pochi corpi: struttura dei nuclei leggeri (Firenze, Pisa, Padova, Perugia, Roma-TorVergata)
    • Interazione nucleone-nucleone e struttura dei nuclei complessi (Bologna, Cagliari, Catania, Firenze, Milano, Napoli, Pisa, Torino-Politecnico, Torino)
    • Equazione di stato della materia nucleare (Catania, Firenze, Pisa)
    • Struttura dei barioni (Genova, Pavia, Roma-TorVergata, Trento)
    • Scattering profondamente anelastico su nucleone e nucleo (Cagliari, Perugia, Roma-TorVergata, Trento, Trieste)
    • Risposta elettrodebole dei nuclei (Genova, Firenze, Lecce, Pavia, Perugia, Pisa, Roma-TorVergata, Torino, Trento)
    • Interazione neutrino-nucleo (Firenze, Torino)
    • Quark-gluon plasma: ioni pesanti a energie relativistiche (Catania, Firenze, Pisa, Torino, Torino-Politecnico)
  3. Astrofisica nucleare
    • Neutrini solari (Cagliari, Catania, Milano, Torino-Politecnico)
    • Plasma solare, raggi cosmici (Torino-Politecnico)
    • Stelle di neutroni (Catania, Perugia, Pisa, Torino)
  4. Sistemi complessi non nucleari.
    • Applicazione delle tecniche a molti corpi a sistemi di elettroni: cluster atomici, quantum dots, fullereni (Bologna, Catania, Firenze, Milano, Padova, Torino)
    • Polimeri, proteine (Milano)
    • Caos deterministico e quantistico (Cagliari, Catania, Firenze, Padova, Torino)
    • Nuovi fasci di particelle (Padova)
Una rassegna dei risultati ottenuti nel primo anno del progetto è stata presentata nel IX Convegno su Problemi di Fisica Teorica Nucleare, tenutosi a Cortona (AR) dal 9 al 12 ottobre 2002. I rendiconti sono stati curati da S. Boffi, A. Covello, M. Di Toro, A. Fabrocini, G. Pisent e S. Rosati e sono stati pubblicati nel 2003 dalla World Scientific col titolo Theoretical Nuclear Physics in Italy. I testi preliminari delle relazioni e dei contributi si possono trovare al seguente sito web http://www.df.unipi.it/~fabro/cortona/papers/.
Maggiori dettagli sulla struttura del progetto e sulle Unità di Ricerca coinvolte si possono trovare al sito web del progetto: http://tnuc.le.infn.it/.