Ambiti di ricerca consolidati


In quest’ambito viene affrontato lo studio dell’evoluzione e nucleosintesi stellare mediante lo sviluppo di modelli teorici di carattere astrofisico e lo studio sperimentale e teorico di sezioni d’urto nucleari necessari come input ai modelli. La descrizione idrodinamica alla base dei modelli sviluppati, con instabilità secolari magnetoidrodinamiche e/o doppio diffusive di tipo thermohaline mixing trova anche applicazioni in ambiti oceanografici.


Osservazione delle più estreme condizioni ambientali presenti nell'Universo e ricerca di nuova fisica mediante lo studio della radiazione elettromagnetica di alta energia (raggi gamma) e particelle cariche (raggi cosmici). Alle attività di osservazione ed analisi dati negli esperimenti già in fase di presa dati (Fermi, AMS-02, DAMPE), si accompagnano attività di sviluppo tecnologico e progettazione per la nuova generazione di osservatori internazionali di radiazione gamma (CTA/ASTRI), radiazione x (eXTP) e raggi cosmici ad energie fino al PeV (HERD)


Studio sperimentale dei costituenti elementari della materia e delle loro interazioni fondamentali. Ricerca di nuova fisica oltre il modello standard sia alla scala del TeV, mediante gli esperimenti CMS e LHCb al collisionatore LHC del CERN, sia attraverso lo studio di decadimenti rari del mesone B e dei mesoni K con gli esperimenti Belle II (all’acceleratore SuperKEKB in Giappone), LHCb, BESIII (all’acceleratore BEPC-II in Cina) e NA62 all’acceleratore SPS del CERN. Le attività comprendono sia l’analisi dei dati sperimentali che lo sviluppo di nuovi rivelatori e di strumenti di acquisizione, selezione e ricostruzione.


Studio teorico dei costituenti e delle interazioni fondamentali della materia nelle seguenti tematiche:
• Teoria delle Stringhe;
• Astrofisica teorica;
• Fisica Adronica e Nucleare;
• Fenomenologia delle particelle;
• Applicazioni di teorie di campo e stringhe a sistemi emergenti di materia condensata (superconduttività ad alta temperatura).


Ricerche riguardanti Nanomagnetismo, Spintronica, Nanomeccanica, Fisica della Superfici condotte in collaborazione con il CNR-IOM, anche grazie alla presenza di laboratori congiunti. Si impiegano tecniche già sviluppate in Dipartimento (Spettroscopia Brillouin da onde di spin, Effetto Kerr magnetoottico, Interferometria Ottica, Microscopia a Forza Atomica, Simulazioni Micromagnetiche e Micromeccaniche) tecniche in via di sviluppo (laboratorio di Fisica delle Superfici che impiegherà camere in ultra alto vuoto e tecniche basate su fasci elettronici e raggi x) e si lavora in stretta connessione con beamline del Sincrotrone Elettra di Trieste.


Questo ambito comprende attività di ricerca dedicate allo studio dei processi di trasformazione dell’energia alle micro e nanoscale, allo scopo di ideare, progettare e realizzare micro generatori di energia per l’alimentazione di dispositivi ICT (Information and Communication Technology) mobili.


Questo ambito di ricerca è finalizzato allo studio di biomolecole e materiali avanzati per soluzioni innovative con fini terapeutici. In questo contesto fortemente multidisciplinare, le informazioni derivanti da tecniche spettroscopiche avanzate e la capacità di modellizzazione di sistemi complessi a disposizione della Fisica svolgono un ruolo guida per affrontare le sfide globali legate alla salute. In questo ambito, la sinergia tra la Fisica e altre discipline scientifiche definisce una Azione Collaborativa Trasversale. Questo ambito di ricerca accede a risorse presso large-scale facilities che definiscono un C-Lab a valenza internazionale. Le tematiche di ricerca di questo ambito sono spesso affrontate in collaborazione con il CNR.


Sviluppo di tecniche avanzate e metodi di scattering e spettroscopia con fasci di neutroni di bassa energia, luce di sincrotrone e FEL nelle regioni EUV e X-rays per lo studio dei materiali, dai solidi cristallini alle biomolecole. Progettazione, sviluppo, e costruzione di spettrometri e componenti avanzati (monocromatori, collimatori, specchi, chopper, shielding). Progettazione e sviluppo di rivelatori prototipali per neutroni di bassa energia e luce visibile. La strumentazione viene controllata nei laboratori del dip. e installata presso le infrastrutture di ricerca europee (ILL, ESRF, ISIS, FERMI, NFFA, ESS). L’ambito di ricerca si sviluppa nel contesto internazionale, prevalentemente europeo, delle Analytical Facilities di ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures). Attualmente in fase di sviluppo: T-REX@ESS (Collaborazione IT- DE; installazione presso ESS-SE); TR-OS/RAMAN (Collaborazione UNIPG, UNIMI, UNIROMA1, UNITS, ELETTRA, INFN; installazione presso NFFA@Elettra-FERMI). Questo ambito di ricerca è sviluppato in forte sinergia con CNR, INFN ed ELETTRA.


Studio delle proprietà dinamiche e strutturali di liquidi complessi quali polimeri, biopolimeri, idrogel, cellule e tessuti e dei relativi processi di aggregazione e di arresto strutturale. Per queste ricerche, si sono realizzati laboratori di spettroscopia Brillouin, Dielettrica, Fotocorrelazione, EDLS (Extended Depololarized Light Scattering) ed è in via di sviluppo la BRaMS (Brillouin-Raman Micro Spectroscopy) per studi di Meccanobiologia e applicazioni in campo biomedico. Tali laboratori sono a disposizione per un c-lab di Ateneo.


Questo ambito ricerca è focalizzato alla misura del tempo geologico attraverso molteplici metodologie al fine di determinare successioni di eventi sia a scala regionale che planetaria. Rappresenta un ambito basilare per determinare i tempi di ricorrenza di processi geologici che vanno dalla microscala alla macroscala e permette di quantificare eventi che si propagano da scale temporali molto brevi, dell’ordine delle decine di secondi, a periodi geologici lunghi miliardi di anni.


Questo ambito di ricerca è focalizzato allo sviluppo di studi integrati e multidisciplinari per la comprensione della struttura interna del pianeta Terra e delle sue dinamiche. In particolare, le dinamiche interne al pianeta determinano quelle litosferiche incidendo fortemente sulla sua evoluzione nello spazio e nel tempo e modulando tutti i processi geologici di superficie plasmando in un ciclo incessante l’aspetto della Terra.


Questo ambito è incentrato all’acquisizione, elaborazione, archiviazione ed integrazione in sistemi complessi di dati georeferenziati tridimensionali e tempovarianti, allo sviluppo di modelli concettuali e software in grado di analizzare questi dati con la finalità di contribuire alla pianificazione territoriale, alla gestione modellistico-ambientale nelle Scienze della Terra applicabili a configurazioni attuali e del passato geologico.
Ambiti di ricerca di nuova o futura attivazione

Ambiti di ricerca di nuova o futura attivazione

Questo ambito ricerca si inserisce in tematiche di interesse globale volte alla protezione e al miglioramento della qualità dell’ambiente, all’interruzione e inversione del processo di perdita di biodiversità, al contrasto del degrado degli ecosistemi e al passaggio a un’economia sempre più circolare e non più lineare, mirata al riuso e al riciclaggio delle risorse, con minori emissioni di carbonio e resiliente ai cambiamenti climatici.


Questo ambito di ricerca è indirizzato alla lettura del paesaggio come bene culturale in quanto punto di partenza per progettare nuove forme di intervento indirizzate a produrre uno sviluppo economico sostenibile e rispettoso dell’ambiente. Inoltre l’ambito è focalizzato sullo studio con metodologie scientifiche del patrimonio archeologico in modo da fornire importanti strumenti per la valorizzazione e tutela del territorio. Le relazioni tra geodiversità, patrimonio geologico (geositi) e geoconservazione (geoparchi), l’ambiente e la storia umana, sono un nuovo campo di ricerca multidisciplinare volto alla individuazione, valutazione e valorizzazione della componente abiotica del paesaggio fisico e antropico. Le relazioni multitemporali tra le azioni dell’uomo sulla risorsa naturale costituiscono un collante culturale, scientifico e applicativo di crescente interesse.


Attività di calcolo scientifico con riferimento ai modelli di Intelligenza Artificiale, dal Machine Learning infrastrutturale all’integrazione del Deep Learning negli stack software di riferimento per l’analisi dati.


In questo ambito si intendono applicare le competenze ed infrastrutture già sviluppate in altri ambiti o linee di ricerca esistenti in un quadro più ampio, funzionale a programmi di ricerca scientifica e sviluppo tecnologico legati allo spazio. Se da una parte lo spazio costituisce infatti un fattore abilitante nel funzionamento dei moderni sistemi tecnologici per l’osservazione della Terra e dell’Universo, dall’altra le tematiche di questo ambito hanno un forte potenziale non solo nella ricerca di base ma anche in applicazioni per la società civile.


L’ambito di ricerca proposto abbraccia diverse tematiche trasversali tanto alla Fisica (sistemi dinamici nonlineari, fluttuazioni, termodinamica di non equilibrio, ...) quanto alla Geologia (rischio sismico, vulcanico, idrogeologico e ambientale) ed è indirizzato allo studio e alla quantificazione dei rischi geologici al fine di definire un quadro il più completo possibile del loro impatto su una società resa sempre più vulnerabile dall’incremento demografico e dalla crescente globalizzazione ed interconnessione. L’ambito comprende inoltre lo studio della propagazione dei rischi geologici e ambientali dalla scala locale a quella planetaria, nonché su scale temporali che vanno da poche ore a mesi o anni, e l’effetto dell’ambiente sull’uomo e sugli organismi viventi, ovvero lo studio della insorgenza di problemi sanitari causati da “geo-fattori”.
Ci si propone di sviluppare nuovi modelli predittivi dei rischi geologici e ambientali, anche in collaborazione con colleghi di altri Dipartimenti (Matematica, Chimica e Biologia, Farmacia, Medicina, Scienze Politiche, Ingegneria, Scienze agrarie, alimentari e forestali, Lettere) per abbracciare crisi di diversa natura (sociali, sanitarie, epidemiologiche, economiche, ...) nell’ambito più generale di un’azione trasversale di Ateneo.


Sviluppi tecnologici per rivelatori di onde gravitazionali (Ligo/Virgo, Kagra, ET), analisi dati e correlazione tra osservazioni astrofisiche e gravitazionali finalizzate allo studio teorico e sperimentale dei meccanismi di emissione di onde gravitazionali e dei getti relativistici associati ai gamma ray bursts (GRBs). Neutron star mergers e equazioni di stato di stelle di neutroni.

 

Piano triennale della ricerca

Piano Triennale della ricerca e terza missione (2021-2023) del Dipartimento di Fisica e Geologia, Universtà degli Studi di Perugia

Piano Triennale della ricerca (2015-2017) del Dipartimento di Fisica e Geologia, Università degli Studi di Perugia