BREVE DESCRIZIONE DELLA RICERCA IN FISICA NUCLEARE TEORICA

Il nucleo atomico è un sistema complesso, che va studiato da prospettive diverse; la fisica nucleare è anche collegata con altre discipline come l'astrofisica e la fisica delle particelle, ed è alla base di molte applicazioni tecnologiche.

Il nucleo è composto da N neutroni e Z protoni, e un numero limitato di isotopi (ovvero un numero limitato di combinazioni di Z e N) è stabile. Molti più nuclei, ovvero alcune migliaia, esistono come sistemi legati ma hanno una vita media finita e decadono dopo tempi che variano di molti ordini di grandezza. La materia nucleare si manifesta anche sotto forme più esotiche: le stelle di neutroni, ad esempio, sono oggetti compatti con masse 1-2 volte quella del sole e raggi attorno alla decina di km, composti da circa 1055-56 neutroni: la loro stabilità origina dal bilanciamento tra attrazione gravitazionale e repulsione nucleare a breve distanza. Uno dei punti interessanti della fisica nucleare è che tutte le forze fondamentali giocano un ruolo !

Il problema fondamentale di questo campo di ricerca è che non sono noti con sufficiente accuratezza né l'interazione tra nucleoni, né i metodi per risolvere il problema quantistico di molte particelle. Tuttavia, enormi progressi sono stati fatti negli ultimi decenni.

Il gruppo di Milano è attivo in questa ricerca e ha molte collaborazioni internazionali. In particolare, gli interessi e le possibii tesi riguardano:

  • Le vibrazioni nucleari e l'equazione di stato della materia nucleare.
    I nuclei sferici hanno, tra i loro gradi di libertà, delle oscillazioni di forma. Alcune di esse danno informazioni generali e di grande interesse. Ad esempio, il modo di compressione di un nucleo ci fornisce informazioni sul modulo di incompressibilità della materia nucleare e, indirettamente, sulle esplosioni di supernova. La vibrazione di dipolo (neutroni rispetto ai protoni) dà informazioni sulla quantità di energia che localmente va spesa per rimpiazzare un neutrone con un protone. Tale energia si chiama energia di simemtria, e influenza le collisioni nucleari e numerose proprietà delle stelle di neutroni, se non la loro stessa esistenza.
  • Processi con scambi di carica.
    È noto dai corsi di base il decadimento β, in cui un neutrone si muta in un protone (o viceversa). Esistono processi con scambio di carica originati dall'interazione debole o forte, con rilascio di energia o endoenergetici. Il loro studio permette di fissare alcuni parametri dell'interazione nucleare, di verificare la conservazione del numero quantico di isospin, e soprattutto di dare informazioni su importanti processi astrofisici (per citarne uno soltanto, le catture elettroniche che avvengono nella fase precedente ad un'esplosione di supernova).
  • Nuclei esotici.
    Il limite della stabilità nucleare è una delle informazioni importanti che si cerca di ottenere da un punto di vista sia teorico che sperimentale. Un altro argomento di interesse è quali nuclei debolmente legati presentino proprietà uniche (densità spazialmente molto estese, decadimenti specifici, spettri di eccitazione anomali).
  • Costruzione di nuove Hamiltoniane nucleari e nuovi modelli per le correlazioni.
    Il gruppo è attivo nel costruire od estendere interazioni efficaci tra nucleoni. Ha una specifica competenza nell'applicarle sia in approssimazione di campo medio (la teoria di Hartree-Fock), sia in modelli che includono fluttuazioni dinamiche di tale campo medio.

CONTATTARE IL DOCENTE PER MAGGIORI DETTAGLI. Si possono anche visionare alcune slides della presentazione dei percorsi di ricerca tenuta il 24/4/2015.