Le ricerche sperimentali sono svolte su plasmi di soli elettroni prodotti e confinati nella macchina di Penning cilindrica ELTRAP in funzione in Dipartimento e riguardano lo sviluppo di instabilità lineari (modi diocotron e onde di plasma), la transizione a regimi turbolenti, la formazione di strutture non lineari (es. cristalli di vortici). L¿indagine è estesa a fasci continui di elettroni in regime di carica spaziale e a fasci localizzati spazialmente. I risultati sono di interesse per la fisica dei plasmi, la fisica dei fasci, la dinamica di fluidi debolmente dissipativi.
Le ricerche teoriche e simulative riguardano sia i fenomeni osservati in ELTRAP sia il comportamento di plasmi di interesse per il problema della fusione termonucleare. In questo settore sono studiati modelli fisici per il trasporto di energia termica, di importanza cruciale per il funzionamento del reattore. Tali modelli individuano come causa principale dell¿anomalia del trasporto la presenza di turbolenza associata a microinstabilità di tipo ITG e/o ETG la cui entità è funzione del rapporto Te/Ti e del gradiente di velocità di rotazione toroidale. A tale scopo vengono analizzate le lunghezze caratteristiche dei profili di temperatura ionica ed elettronica in scariche in cui fonti differenti di riscaldamento addizionale (NBI, ECRH, ICRH) inducono un diverso valore del rapporto Te/Ti e un diverso momento toroidale della colonna di plasma.
Sono inoltre indagati processi di riscaldamento e di generazione di corrente mediante iniezione di onde elettromagnetiche in plasmi toroidali usando codici di tracciamento dei raggi e modelli cinetici (Vlasov, Fokker-Planck) per la risposta del plasma. Sono sviluppati modelli cinetici per la descrizione della formazione di strutture non lineari (plasma blobs) osservate al bordo del plasma, di importanza critica per il funzionamento del divertore magnetico.