Teoria dei molti corpi: liquidi e materia soffice, transizioni di fase in fluidi, superfluidi e supersolidi

1) Liquidi e solidi quantistici Uno degli sviluppi piu' eccitanti nella fisica dell'Elio e' la recente scoperta di fenomeni interpretabili in termini di superfluidita' nella fase solida, quello che va sotto il nome di stato supersolido. L'interpretazione di tali fenomeni non e' ancora chiara e su questa tematica abbiamo contribuito in modo sostanziale. Vi e' ampia evidenza che questi fenomeni di superfluidita' sono strettamente legati a forme di disordine presenti nel cristallo. Un punto chiave da chiarire e' se tale tale disordine (vacanze, dislocazioni...) e' estrinseco o e' connaturato allo stato solido quantistico. Intendiamo studiare questo problema con un'indagine sugli stati eccitati del solido quantistico e sulla loro manifestazione nello stato fondamentale come effetto del moto di punto zero. 2) Modelli per materia soffice e transizioni di fase La teoria gerarchica dei fluidi (HRT) e' una teoria di stato liquido sviluppata all'interno del nostro gruppo, che si contraddistingue per la capacita' di combinare la descrizione delle proprieta' che dipendono dalla specifica interazione microscopica con gli aspetti universali propri della regione critica. Recentemente abbiamo applicato HRT allo studio del comportamento critico di alcuni modelli di dispersioni colloidali ed abbiamo mostrato come l'approccio all'universalita' abbia luogo in molti modi diversi, delineando uno scenario piu' ricco di quanto si riscontri nei sistemi atomici. Ci proponiamo di ampliare questo studio, sia determinando quantita' non ancora investigate, sia considerando nuove interazioni modello. Abbiamo inoltre proposto una formulazione modificata di HRT, che si distingue da quella precedente per la diversa modalita' di accensione dell'interazione. I vantaggi della nuova formulazione consistono in una descrizione piu' realistica della transizione del I ordine e nella possibilita' di trattare esattamente, per certe classi di potenziali, gli effetti dovuti alla mutua impenetrabilita' tra le particelle. Prevediamo di estendere le applicazioni di questa teoria implementandola per potenziali di forma piu' generale. Nel campo delle interazioni tra particelle colloidali, un caso particolarmente interessante consiste nella presenza di un'attrazione a corto raggio seguita da una repulsione a distanza maggiore. La competizione tra attrazione e repulsione puo' dare luogo a fasi microstrutturate anche per interazioni isotrope. Lo studio di queste fasi mediante simulazioni Monte Carlo in sistemi bidimensionali, che abbiamo intrapreso da qualche anno, e' stato recentemente affiancato da un'indagine teorica in sistemi tridimensionali mediante l'impiego del funzionale densita', in collaborazione con il Dott. Andrew Archer (Universita' di Loughborough, UK). Quest'indagine e' stata finora limitata a strutture nelle quali la modulazione si sviluppa lungo una sola direzione spaziale, e ci proponiamo di estenderla in modo da trattare modulazioni lungo piu' direzioni.