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Gauge Fields, Strings and Gravity

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Gettiamo luce sui buchi neri

Sarà possibile comprendere meglio i fenomeni poco chiari di fisica quantistica se i ricercatori riusciranno a superare alcune delle sfide legate alla fisica ad alta energia.

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La fisica delle particelle, o fisica ad alta energia, si riferisce allo studio dei costituenti subatomici legati alla materia e alla radiazione, nonché alla loro interazione. Dato che molte particelle elementari coinvolte non sono prontamente disponibili e si devono riprodurre creando collisioni ad alta energia, il settore richiede molti esperimenti sofisticati nei laboratori. Questa disciplina ha quindi dovuto affrontare tutta una serie di sfide. Una di queste è capire meglio la dinamica di accoppiamento legata a determinate teorie di gauge, ad esempio la cromodinamica quantistica (QCD). Un'altra sfida sarà comprendere la dinamica della gravità in relazione alle singolarità spazio-temporali, come alcuni fenomeni cosmologici e buchi neri. Per entrambe queste sfide è necessario uno studio approfondito della teoria delle stringhe, che rientra nella fisica delle particelle e tenta di riunire la fisica quantistica e la relatività generale. La soluzione prevede anche lo studio dei campi di gauge, ovvero lo studio di un tipo particolare di teoria fisica legata allo spazio-tempo. Il progetto Holography (Gauge Fields, Strings and Gravity), finanziato dall'UE, sta esaminando la dinamica di D-brane nella teoria delle stringhe e i buchi neri nella gravità. Le D-brane sono una classe di oggetti estesi in teoria delle stringhe che possiedono dimensioni spaziali molto complesse. Più nei dettagli, il progetto ha studiato le teorie di gauge QCD nella teoria delle stringhe aperte, concentrandosi sulla dinamica D-brane e su situazioni uniche. Ha esaminato le implicazioni di tali descrizioni sulla forte dinamica di accoppiamento di queste teorie per sviluppare nuove tecniche per spiegarle e per descrivere la dinamica specifica dei buchi neri. Il lavoro studia anche l'interessante settore della dinamica della teoria di fisica quantistica in tre dimensioni. Anche argomenti di ricerca quali la consistenza non-perturbativa delle teorie con multigravità massiccia e la fisica della materia condensata offriranno informazioni e applicazioni promettenti. In particolare l'equipe di progetto ha avviato un importante lavoro per sviluppare un nuovo strumento efficace di teoria dei campi per spiegare stringhe, fenomeni quantici e gravità tramite QCD olografica. Infine il progetto Holography ha sviluppato un nuovo potente strumento che cattura con efficacia molte nuove proprietà dei buchi neri in dimensioni superiori. Tra le scoperte vi sono nuove fasi stazionarie con geometrie di orizzonte esotico, fenomeni critici e transizioni con cambiamento di topologia dell'orizzonte. Holography ha aperto la strada a un settore di ricerca completamente nuovo legato a una gravità dimensionale superiore, che rivelerà molto sui buchi neri e sulle D-brane nella teoria delle stringhe.

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