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RicERCatori in evidenza - Tra bosone di Higgs e quark top i misteri dell’Universo

Nelle interazioni tra le particelle elementari si possono trovare risposte agli interrogativi sulla nascita e sui possibili destini del nostro Universo. Ma come studiare queste interazioni? Ce lo spiega Tiziano Peraro, ricercatore del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna.

Professor Tiziano PeraroA quale sfida scientifica risponde il progetto per cui ha vinto il finanziamento ERC?

FFHiggsTop (High-precision multi-leg Higgs and top physics with finite fields) è un progetto di ricerca di fisica teorica delle interazioni fondamentali, un ramo della fisica che si occupa di individuare i costituenti più piccoli e indivisibili della materia, le cosiddette particelle elementari. Un aspetto fondamentale per la ricerca è comprendere come queste particelle interagiscano tra loro, grazie anche ad esperimenti svolti in macchine acceleratrici di particelle, come il Large Hadron Collider (LHC) di Ginevra. FFHiggsTop ha proprio come obiettivo lo studio delle interazioni tra la più recente particella elementare scoperta, il bosone di Higgs, e la particella elementare più pesante che conosciamo: il quark top.

Quali sono i contenuti e gli obiettivi della ricerca?

L’obiettivo principale è mettere alla prova gli attuali modelli teorici sulle interazioni tra particelle, gettando luce sui loro aspetti più incerti. Per far questo svilupperemo dei nuovi metodi per effettuare previsioni teoriche altamente precise per le interazioni tra particelle, e utilizzeremo le previsioni per caratterizzare le interazioni tra il bosone di Higgs e il quark top. Il confronto tra le previsioni formulate e i dati sperimentali raccolti presso l’acceleratore di particelle LHC permetterà di testare i limiti dei nostri modelli teorici, aprendo la strada alla possibilità di scoprire una nuova fisica.

Quali elementi rendono questa ricerca innovativa nel metodo?

La complessità dei calcoli rappresenta il principale limite alla possibilità di studiare le interazioni tra particelle, di importanza cruciale per rispondere a innumerevoli quesiti. Il mio progetto farà uso di tecniche matematiche e computazionali innovative che permetteranno di sostituire calcoli algebrici complessi con calcoli molto più semplici. Lo sviluppo ulteriore di queste tecniche renderà possibile ottenere previsioni teoriche ad alta precisione per processi che coinvolgono le interazioni tra il bosone di Higgs e il quark top.

Quali sono i benefici o gli impatti della sua ricerca sulla società? Ci può fare alcuni esempi concreti?  

Come tutta la ricerca di base questo progetto ha l’obiettivo di ampliare le nostre conoscenze sulla natura. E’ il punto di partenza di un lungo processo che può portare, in tempi e modi inizialmente non prevedibili, a scoperte ed applicazioni pratiche rivoluzionarie per il progresso della società. Ad esempio, basti pensare ai fisici che nel corso di secoli hanno scoperto le leggi dell’elettromagnetismo: non potevano certo immaginare - allora - che un giorno avremmo avuto l’elettricità nelle nostre case e saremmo stati circondati da dispositivi elettronici in continua evoluzione la cui realizzazione è derivata dalle loro iniziali scoperte.

Che significato ha questo premio per il suo percorso di ricerca?

L’impatto è stato molto positivo e mi auguro che il finanziamento ERC mi permetta di costruire un gruppo di ricerca molto forte con cui puntare a traguardi scientifici sempre più ambiziosi.

Sono anche lieto di contribuire all’espansione dello studio della fisica teorica, disciplina in forte crescita negli ultimi anni, all’interno del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Bologna.

Pubblicato il: 22 settembre 2022