RICERCA ITALIANA     

Nuova fisica e fisica di precisione agli acceleratori: problemi di frontiera nella teoria delle interazioni fondamentali

Scuola Normale Superiore di Pisa

Abstract

La sperimentazione agli acceleratori e' la sorgente primaria di informazione sulla struttura microscopica delle interazioni fondamentali. Lo scopo generale del programma di ricerca e' quello di estendere e consolidare le conoscenze teoriche necessarie per orientare e sostenere questi esperimenti, per contribuire a chiarirne l'interpretazione dei risultati e, infine, per permetterne la penetrazione nella comunita' scientifica internazionale. E' inoltre parte integrante del programma l'obbiettivo di formare giovani ricercatori, da concretizzare mediante l'accensione di borse post-dottorali per piu' di venti annualita' complessive e con un impegno finanziario superiore alla meta' del costo complessivo del programma di ricerca.

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Riccardo BARBIERI Scuola Normale Superiore di PISA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La collaborazione proposta in questo programma mette insieme i migliori gruppi italiani attivi nella ricerca in fisica teorica delle interazioni forti, elettromagnetiche e deboli fra i costituenti della materia. La sperimentazione agli acceleratori e' la sorgente primaria di informazione sulla struttura microscopica delle interazioni fondamentali. Lo scopo generale del programma di ricerca e' quello di estendere e consolidare le conoscenze teoriche necessarie per orientare e sostenere questi esperimenti, per contribuire a chiarirne l'interpretazione dei risultati e, infine, per permetterne la penetrazione nella comunita' scientifica internazionale. Questa attivita' richiede una somma di conoscenze molto varie e complementari fra loro. L'integrazione di queste competenze e' l'obbiettivo specifico della collaborazione. Questo obiettivo e' desiderabile sia da un punto di vista culturale, evitando l'inaridimento della specializzazione, che metodologico, per la complessita' e l'intreccio dei problemi da affrontare. E' inoltre parte integrante di questa visione generale l'obbiettivo di formare giovani ricercatori, da concretizzare mediante il bando di borse post-dottorali per piu' di venti annualita' complessive e con un impegno finanziario superiore alla meta' del costo complessivo del programma di ricerca.

Una classificazione dei temi di ricerca affrontati e' possibile per settori di fisica, per strumenti concettuali e per gli acceleratori di diversa >>>

Risultati parziali attesi

MODELLI TEORICI

- La formulazione e lo studio di modelli teorici per la rottura della simmetria elettrodebole [fase 1, fase 2]

- Lo studio e lo sviluppo di modelli del sapore sia adronico che leptonico, nel contesto delle teorie di Grande Unificazione e/o di simmetrie orizzontali [1, 2]

- Lo studio e lo sviluppo di modelli non-standard della gravita' [2]

- Lo studio di nuovi meccanismi di rottura della supersimmetria nel contesto di teorie di supergravita' in extra dimensioni e di supercorde [2]

FENOMENOLOGIA OLTRE IL MODELLO STANDARD

- Studio del potenziale di scoperta di futuri esperimenti di oscillazione di neutrini [1]

-Identificazione di modelli di sapore che descrivono piu' naturalmente i valori osservati delle masse e dei mescolamenti dei neutrini [1,2]

- Studio della correlazione fra le varie osservabili della fisica del sapore in diverse estensioni del MS [2]

- La ricerca diretta della supersimmetria agli acceleratori [1]

- Studio dei possibili segnali di Higgs a LHC nel contesto di modelli non standard [1,2]

FISICA ELETTRODEBOLE PERTURBATIVA

- Sviluppo di tecniche di calcolo di precisione per la fisica elettrodebole a LHC, con particolare riferimento al settore di Higgs [1]

- Determinazione completa a due loop dell'angolo di mixing elettrodebole efficace [2]
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Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Modellistica oltre il Modello Standard


E' comunemente accettato che il MS, nonostante il suo straordinario successo, vada modificato al di sopra di una certa scala di energia. Uno degli obiettivi primari della fisica delle interazioni fondamentali e' l'identificazione di tale scala di energia e della natura delle modifiche necessarie, in modo da consentire il passaggio dal Modello Standard ad una teoria piu' completa e predittiva che lo contenga.

Un'ipotesi fondata e' che il Modello Standard debba essere modificato in prossimita' della scala di Fermi, ovvero ad energie dell'ordine del TeV. Tra le possibilita' finora considerate (singolarmente o in combinazione) vanno menzionati un settore di Higgs fortemente interagente, la supersimmetria e l'esistenza di nuove dimensioni spaziali. Verifiche dirette di tali ipotesi sono state in parte possibili al LEP e al Tevatron, continueranno al Tevatron e saranno al centro della sperimentazione al LHC. Verifiche indirette provengono dai test di precisione della fisica elettrodebole e della fisica del sapore, condotti nel passato al LEP e ad altri acceleratori, attualmente al Tevatron e alle B-factories.

Vi sono poi altre ipotesi fondate che suggeriscono nuova fisica ad altre scale di energia. La grande unificazione delle interazioni di gauge del Modello Standard e la loro possibile superunificazione con la gravita' rendono plausibile l'esistenza di nuova fisica a scale non lontane >>>