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

La ricerca riguarda lo sviluppo di teorie microscopiche per lo studio di sistemi a molti corpi rilevanti per la fisica della materia e per tematiche interdisciplinari. La ricerca si articola sulle seguenti tematiche: 1) Liquidi e solidi quantistici 2) Condensazione di Bose-Einstein in gas alcalini 3) Modelli per materia soffice e transizioni di fase 4) Fisica molecolare, dei fullereni, delle correlazioni elettroniche 5) Studio del nanoattrito. 1) La tecnica esatta Shadow Path Integral Ground State è stata recentemente migliorata; ciò ha permesso calcoli di matrice densità ad un particella molto più efficienti. Si prevede di utilizzare questo algoritmo per lo studio della fase supersolida dell'4He recentemente osservata sperimentalmente. Inoltre si affronterà lo studio dell'4He adsorbito su grafite e in due dimensioni. 2) Ci proponiamo di estendere precedenti investigazioni della dinamica di condensati di Bose-Einstein o di superfluidi di atomi fermionici in differenti configurazioni. Intendiamo considerare ad esempio due gocce in interazione, sia libere di muoversi in 3 dimensioni, sia confinate trasversalmente. 3) Sarà sviluppato lo studio di modelli di liquidi complessi rilevanti in sistemi biologici e in soluzioni colloidali. In particolare stiamo studiando mediante simulazione numerica la formazione di strutture in fluidi bidimensionali con interazioni competitive, e in particolare come tale processo sia influenzato dal confinamento del fluido. Ci prefiggiamo di estendere quest'indagine a sistemi tridimensionali, e di affiancare ad essa un'investigazione teorica della formazione delle microfasi basata sul metodo del funzionale densita'. Abbiamo recentemente sviluppato una descrizione della transizione vetrosa in fluidi a partire dalla rottura della simmetria di replica, che si basa sulla meccanica statistica di equilibrio. Ci proponiamo di migliorare le predizioni di questo approccio grazie ad una piu' accurata trattazione della miscela costituita dal fluido e dalle sue repliche, fondata sulle teorie di stato liquido. 4) Calcolo di spettri vibrazionali anarmonici con modelli basati su distorsioni dell'oscillatore di Morse e tecniche di diagonalizzazione numerica di tipo Lanczos. Studio delle interazioni dello ione Jahn-Teller in soluzione, allo scopo di descrivere i dati di risonanaza magnetica (ESR). 5) Studio della dinamica del nanoattrito lubrificato: interessanti risultati relativi ad un modello di lubrificante monostrato 1-dimensionale completamente deterministico evidenziano il ruolo cruciale di solitoni creati dai diversi passi reticolari dei substrati e del lubrificante, nel generare stati "pinned" dinamicamente, dove il lubrificante si muove a velocità fissata. Il modello verrà generalizzato a 2 e 3 dimensioni, dovrà tener conto di molti strati atomici nonchè di effetti termici, per investigare la robustezza di questo pinning dinamico in situazioni più realistiche.