Principali argomenti dell'

ATTIVITÀ SCIENTIFICA



Effetto Casimir

 

L'effetto Casimir per metalli reali

Uno dei problemi più dibattuti negli anni recenti è quello di valutare le correzioni alla forza Casimir, dovute alla conduttività finita delle pareti della cavità, ed alla temperatura finita del sistema. Metodi di calcolo differenti danno risultati assai differenti (le differenze sono dell'ordine del 100 %), per separazioni dei piatti dell'ordine di un micron, ed a temperatura ambiente. Nella referenza riportata è stato mostrato che una misura del flusso di calore tra due superfici metalliche poste ad una distanza di una frazione di micron, può fornire informazioni essenziali per la risoluzione del problema.

G. Bimonte, "A theory of electromagnetic fluctuations for metallic surfaces and van der Waals interactions between metallic bodies", Phys. Rev. Lett. 96, 160401 (2006)

 

Effetto Casimir in cavità superconduttrici

E' stato mostrato che la transizione superconduttiva di un film, posto all’interno di una cavità metallica, determina una variazione dell’energia di Casimir della cavità, che può essere misurata determinando il campo magnetico che distrugge la superconduttività del film. Si tratta di un approccio innovativo allo studio in laboratorio dell’influenza dell’energia di vuoto su una transizione di fase, argomento di grande interesse in Cosmologia. Nel 2004 l’INFN ha approvato e finanziato l’esperimento ALADIN, volto a verificare l’effetto. Il Dott. Bimonte partecipa a tale esperimento.

Referenze:

G. Bimonte, E. Calloni, G. Esposito, L. Rosa, “Variations of Casimir energy from a superconducting transition”, Nucl. Phys. B 726 (2005), 441.

G. Bimonte, E. Calloni, G. Esposito, L. Milano, L. Rosa “Towards measuring variations of Casimir energy by a superconducting cavity”, Phys. Rev. Lett. 94, 180402 (2005).

G. Bimonte, E. Calloni, L. Di Fiore, G. Esposito, L. Milano, L. Rosa “On the photon Green function in curved space”, Class. Quant. Grav. , 21, 647 (2004).

Parentesi di Peierls e sistemi dissipativi:

Negli anni 50, Peierls ha scoperto un metodo generale per ricavare le parentesi di Poisson direttamente dal principio d`azione. Il principale merito di tale approccio è che esso preserva ad initio la covarianza di Lorentz, in quanto non richiede la scelta di una funzione tempo particolare, come è invece necessario nel formalismo hamiltoniano. E' stato mostrato che il metodo di Peierls può essere generalizzato ai sistemi dissipativi, che ammettono un principio d’azione. Nel caso dell’equazione di Langevin, le regole di commutazione che si ottengono in tal modo coincidono con quelle ottenute da modelli microscopici della dissipazione, in termini di un bagno di oscillatori accoppiati al sistema.

Referenze:

G. Bimonte, G. Esposito, G. Marmo, C. Stornaiolo, “Peierls brackets in Field Theory” , Int.J.Mod.Phys.A18, 2033 (2003).

G. Bimonte, G. Esposito, G. Marmo, C. Stornaiolo, “Peierls brackets: from field theory to dissipative systems”, Published in 'Mathematical Physics Research on the
Leading Edge'. Edited by Charles V. Benton, New York, Nova Science, 2004. ISBN 1-59033-905-3. pp. 173.

G. Bimonte, G. Esposito, G. Marmo, C. Stornaiolo, “Classical Brackets for dissipative systems”, Mod.Phys.Lett.A18, 2311 (2003).

G. Bimonte, G. Esposito, G. Marmo, C. Stornaiolo, “New classical brackets for dissipative systems”, Phys. Lett. A318, 313 (2003)

La dualità onda-particella in esperimenti di interferometria:

sviluppando le idee di Wooters e Zurek, Englert ha recentemente mostrato che è possibile dare un’espressione quantitativa alla dualità onda-corspuscolo nel familiare esperimento delle due fenditure della Meccanica Quantistica, in termini di una diseguaglianza, che stabilisce una relazione complementare tra la visibilità delle frange d’interferenza ed una opportuna misura dell`informazione sul percorso dei quanti. Nei lavori riportati si è studiata la possibilità di generalizzare la disugualianza di Englert ad esperimenti d’interferenza con più di due fenditure.

Referenze:

G. Bimonte, R. Musto “Comment on “Quantitative wave-particle duality in multibeam interferometers”, Phys. Rev. A 67, 066101 (2003)

G. Bimonte, R. Musto “On interferometric duality in multibeam experiments”, J. Phys. A36, 11481 (2003)

 

Rottura Inversa della Simmetria (ISB) ad alta temperatura:

negli anni 70, S. Weinberg ha osservato che in modelli di Teorie di Campo contenenti due o più campi scalari, e per opportune scelte delle costanti di accoppiamento, è possibile che le simmetrie interne si rompano spontaneamente ad alta temperatura, invece che a bassa temperatura, come avviene di solito. Sucessivamente è stato mostrato che tale fenomeno può essere utilizzato per risolvere il cosiddetto problema dei monopoli nei modelli di Cosmologia basati su teorie di campo di grande unificazione o supersimmetriche, che tipicamente possiedono ricchi settori scalari. Il fenomeno di ISB in modelli scalari e supersimmetrici è stato studiato, sia con strumenti analitici che numerici, nei lavori elencati, al fine di verificare con metodi non-perturbativi i risultati ottenuti da Weinberg, validi ad un loop.

Referenze:

[1] G.Bimonte, D. Iñiguez A. Tarancòn e C.L. Ullod, " Inverse Symmetry Breaking on the lattice: an accurate MC study", Nucl. Phys. B559 (1999),103.

[2] G. Bimonte, D.Iñiguez A. Taranc{ó}n e C.L. Ullod, “A Monte-Carlo study of Inverse Symmetry Breaking'', Phys. Rev. Lett. 81 (1998), 750.

[3] G. Bimonte, D. Iñiguez A. Tarancòn e C.L. Ullod, “A lattice Monte-Carlo study of Inverse Symmetry Breaking in a two scalar model in three dimensions.” Nucl. Phys. B515 (1998), 345.

[4] G. Bimonte, D. Iñiguez A. Tarancòn and C.L. Ullod, “Continuum limit of finite temperature lf43 from lattice Monte Carlo.'', Nucl. Phys. B490 (1997), 701.

[5] G.Bimonte e G.Lozano, “Symmetry Non-Restoration and Inverse Symmetry Breaking on the Lattice", Phys. Lett. B388 (1996) 692.

[6] G.Bimonte e G.Lozano, “Can Symmetry Non-Restoration Solve the Monopole Problem?", Nucl. Phys. B460 (1996), 155.

[7] G.Bimonte e G.Lozano, “On Symmetry Non-Restoration at High Temperature", Phys. Lett. B366 (1996), 248.

Stringhe elettrodeboli nel modello Standard:

negli anni 80 T. Vachaspati ha mostrato che la stringa di Nielsen-Olesen può essere immersa nel settore elettrodebole del modello Standard delle interazioni fondamentali, dove prende l`aspetto di un tubo di flusso localizzato del campo “magnetico” Z associato con i vettori bosoni neutri Z0. L`immersione è stabile, per valori realistici delle costanti d`accoppiamento. Questo tipo di stringhe può essersi formato nelle prime fasi di vita dell’Universo. Nel lavoro [1] si è studiata l`influenza su tali strighe di una densità di fondo di fermioni, e si è mostrato che essa induce un campo magnetico a lungo raggio d’azione. Nel lavoro [2] si è mostrato che nel modello Standard sono possibili soluzioni stabili che descrivono reticoli di stringhe Z0, analoghi a quelli scoperti da Abrikosov nei superconduttori di tipo II. Si è studiato in particolare il caso autoduale, che si ottiene per scelte particolari delle costanti d`accoppiamento. In tale caso le equazioni di campo si riducono ad equazioni del prim`ordine, del tipo di Bogomol`nyi.

[1] G.Bimonte e G.Lozano, “Finite Fermion Density Effects on the Electroweak String", Phys. Lett. B348 (1995), 457.

[2] G.Bimonte e G.Lozano, “Z Flux-Line Lattices and Self-Dual Equations in the Standard Model" Phys. Rev. D50 (1994), 6046, Rapid Communications.

 

Meccanica Quantistica e cambio di topologia:

Nel lavoro riportato è stato mostrato che le condizioni al contorno sull’operatore hamiltoniano di un sistema quantistico, danno informazioni sulla topologia dello spazio fisico in cui il sistema evolve. Viene mostrato che promuovendo le condizioni al contorno a variabili dinamiche, è possibile descrivere dinamiche in cui la topologia dello spazio fisico non è fissata, ma è soggetta ad una evoluzione dinamica.

A.P.Balachandran, G.Bimonte, G.Marmo e A.Simoni “Topology Change and Quantum Physics", Nucl. Phys. B446 (1995), 299.

 

Simmetrie deformate

Negli ultimi anni sono stati compiuti notevoli sforzi per costruire teorie di gauge aventi un gruppo “deformato” (q-gruppo) come gruppo di gauge. Una delle motivazioni per tale lavoro è la possibilità di rompere le simmetrie delle teorie di Yang-Mills, senza introdurre un campo di Higgs. Nel lavoro [1] si è costruita una teoria Hamiltoniana di gauge sul reticolo, con un gruppo di simmetria deformato. Nel limite in cui il parametro della deformazione tende a zero, si ritrova il modello di Kogut-Susskind, mentre nel limite del continuo si ritrova sempre la QCD. Nel lavoro [2] si è considerata la deformazione della teoria di CS, della gravità, mentre nei lavori [3] [4], [5] e [6] si è studiata una deformazione della Relatività Generale di Einstein, avente per gruppo di struttura un q-gruppo di Poincarè. Si è mostrato che, a livello classico, la teoria deformata è equivalente a quella non-deformata, e questo suggerisce che il parametro della deformazione possa corrispondere ad una ambiguità nella quantizzazione della teoria di Einstein.

Referenze:

[1] G.Bimonte, A.Stern e P.Vitale, “SUQ(2) Lattice Gauge Theories'', Phys. Rev. D54 (1996) 1054.

[2] G. Bimonte, R. Musto,A. Stern e P. Vitale, “Deformed Chern-Simons theories'', Phys. Lett. B406 (1997), 205.

[3] G.Bimonte, R. Musto, A.Stern e P. Vitale, “2+1 Einstein gravity as a deformed Chern-Simons theory", Int. J. Mod. Phys. A13 (1998), 4023.

[4] G. Bimonte, R. Musto, A.Stern e P. Vitale, “Hidden Quantum-Group structure in General Relativity", Nucl. Phys. B525 (1998), 483.

[5] G. Bimonte, R. Musto, A.Stern e P.Vitale,"Comments on the noncommutative description of classical gravity", Phys. Lett. B441 (1998), 69.

[6] G. Bimonte, R. Musto, P. Vitale, A. Stern “General Relatività and deformed gauge theories” Presentato al Meeting on Quantum Aspects of Gauge Theories, Supersymmetry and Unification, Neuchatel, Switzerland, 18-23 Sep 1997. Pubblicato in Fortsch.Phys.47:225-230,1999

Reticoli noncommutativi

Le teorie quantistiche di campo (QFT) su reticolo sono oggetto di studio intenso, da quando l`uso dei computer permette di simularle numericamente, fornendo informazioni sul regime nonperturbativo delle QFT. Con gli usuali metodi di discretizzazione delle QFT è generalmente difficile studiare effetti legati alla topologia, perchè la discretizzazione “ingenua” dello spazio di base o del “target-space” della QFT in esame, approssimando spazi continui tramite insiemi finiti di punti senza struttura, non conserva le proprietà topologiche. Nel lavoro [1] si è mostrato che si può ovviare a questo inconveniente munendo i reticoli della struttura di POSET, ovvero di insieme parzialmente ordinato. Nei lavori [2], [3], [4], [5] ed [6] si è mostrato che il concetto matematicamente naturale di campo su di un POSET non è una funzione numerica, ma piuttosto un elemento di un`algebra non-commutativa di operatori. In tal senso, i POSET sono reticoli noncommutativi. Nel lavoro [7] si mostra come, ricorrendo agli strumenti della Geometria Noncommutativa, sia possibile definire una teoria di gauge su un POSET. Nel lavoro [8] vengono discusse le proprietà metriche di un reticolo, su cui sia definito un opportuno operatore di Dirac.

Referenze:

[1] A.P.Balachandran, G.Bimonte, E.Ercolessi e P.Teotonio-Sobrinho,“Finite Approximations to Quantum Physics: Quantum Points and their Bundles", Nucl. Phys. B418 (1994), 477.

[2] A.P.Balachandran, G.Bimonte, E.Ercolessi, G.Landi, F.Lizzi, G.Sparano e P.Teotonio-Sobrinho,“ Noncommutative lattices as finite approximations" J. Geom. and Phys. 18 (1996), 163.

[3] G.Bimonte, E.Ercolessi, G.Landi, F.Lizzi, G.Sparano e P.Teotonio-Sobrinho “Lattices and Their Continuum Limit", J. Geom. Phys. 20 (1996), 318.

[4] G.Bimonte, E.Ercolessi, G.Landi, F.Lizzi, G.Sparano e P.Teotonio-Sobrinho, “Non-commutative Lattices and Their Continuum Limits", J. Geom. Phys. 20 (1996), 329.

[5] A.P. Balachandran, G. Bimonte, E. Ercolessi, G. Landi, F. Lizzi, G. Sparano, P. Teotonio-Sobrinho,“Finite quantum physics and noncommutative geometry”Prepared for 2nd TIFR International Colloquium on Modern Quantum Field Theory, Bombay, India, 5-11 Jan 1994. In *Bombay 1994, Modern quantum field theory* 213-227.

[6] A.P. Balachandran, G. Bimonte, E. Ercolessi, G. Landi, F. Lizzi, G. Sparano, P. Teotonio-Sobrinho “Finite quantum physics and noncommutative geometry” Nucl.Phys.Proc.Suppl.37C:20-45,1995

[7] A.P.Balachandran, G.Bimonte, G.Landi, F.Lizzi e P.Teotonio-Sobrinho,“Lattice Gauge Fields and Non-commutative Geometry", J. Geom. Phys.24 (1998), 353.

[8] G.Bimonte, F.Lizzi e G.Sparano,“Distances on a Lattice from Noncommutative Geometry", Phys. Lett. B341 (1994), 139.

Teorie di Chern-Simons e stati di bordo.

La teoria di campo di Chern-Simons (CS) è una teoria topologica di campo in 2+1 dimensioni. Essa ha suscitato notevole interesse, per le sue connessioni con l’effetto Hall Quantistico, ed in tale contesto riveste un ruolo importante nella teoria delle statistiche frazionarie, come nella teoria delle correnti di bordo presenti in un campione Hall. Nei lavori [1] e [2] è stato sviluppato un nuovo metodo di quantizzazione canonica, completamente gauge-invariante, delle teorie di CS, abeliane e non. Nel caso di domini con bordo, il metodo permette di ritrovare, in modo semplice, gli stati di bordo associati con un’algebra di Kac-Moody, scoperti da E. Witten. E’ stato inoltre provato, usando metodi geometrici, che le sorgenti del campo di CS soddisfano il teorema spin-statistica. I risultati precedenti sono stati estesi, nel lavoro [3], alla teoria di CS della gravità (in 2+1) dimensioni, e, nel lavoro [4], alla teoria topologica “B-F” in 3+1 dimensioni.

Referenze:

[1] A.P.Balachandran, G.Bimonte, K.S.Gupta e A.Stern,“The Chern-Simons Source as a Conformal Family and its Vertex Operators", Int. J. Mod. Phys. A7, 5855 (1992).

[2] A.P.Balachandran, G.Bimonte, K.S.Gupta e A.Stern,“Conformal Edge Currents in Chern-Simons Theories", Int. J. Mod. Phys. A7, 4655 (1992).

[3] G.Bimonte, K.S.Gupta e A.Stern “ Edge Currents and Vertex Operators for Chern-Simons Gravity", Int. J. Mod. Phys. A8 No.4 (1993), 653.

[4] A.P.Balachandran, G.Bimonte e P.Teotonio-Sobrinho,“ Edge States in 4d and their 3d Groups and Fields", Mod. Phys. Lett A8(1993), 1305.

 

L'elenco completo delle pubblicazioni di G. Bimonte è reperibile su SPIRES