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Macro-aree e gruppi di ricerca del Dipartimento
 

I docenti del Dipartimento collaborano con i ricercatori dell' INFN, dell' INAF, del CNR, dell' eni e di altri enti, società, istituti e laboratori di ricerca, nazionali ed internazionali, nei più avanzati settori della Fisica e della Geologia, sia fondamentali che applicate.
 
Le intense attività di ricerca svolte presso il Dipartimento possono essere raggruppate - indicativamente - in sei "Macroaree", ciascuna delle quali può a sua volta comprendere varie linee di ricerca, reciprocamente correlate:
 

 

 

FISICA TEORICA: teoria dei campi e di stringa - fenomenologia delle particelle elementari, dei nuclei e dei sistemi non lineari

L'attività di ricerca svolta in questo settore riguarda alcuni dei temi più attuali emersi recentemente nell' ambito della Fisica Teorica. In particolare, nel Dipartimento vi è un gruppo molto attivo nello studio della teoria delle Stringhe e della relazione tra questa e le teorie di Gauge in accoppiamento forte, ovvero la collezione di idee note come "corrispondenza olografica". Questa corrispondenza ha portato ad importanti previsioni sul comportamento del nuovo stato della materia, scoperto al RHIC di Brookhaven ed attualmente studiato all' LHC del CERN di Ginevra: il "quark-gluon-plasma". A Perugia c'è il coordinamento nazionale di un progetto di ricerca dell' INFN su questi argomenti: GAST (Gauge And String Theories). Viene anche studiato il comportamento quantistico dei micro-dispositivi in cui i moderni metodi della teoria di campo di bordo possono essere utili per comprendere nuove proprietà emergenti.

In Fisica Teorica l'interpretazione dei dati e la proposta di nuove indagini sperimentali costituiscono un fattore fondamentale di crescita scientifica. In particolare, le ricerche rivolte all'attività sperimentale di più alta energia riguardano il calcolo di sezioni d'urto protone-protone e di effetti dovuti ad una possibile struttura di quark e leptoni, rilevanti per la fisica di LHC; a energie intermedie viene studiata la struttura partonica dei nucleoni liberi e legati, con particolare interesse per i nuclei leggeri e le correlazioni nucleone-nucleone nel mezzo nucleare. Un altro tema importante è l'analisi delle proprietà di sistemi non lineari, anche al fine di progettare dispositivi nei quali possano essere evidenziate.

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FISICA DELLE PARTICELLE E ASTROFISICA:  acceleratori di particelle - rivelatori astroparticellari - astrofisica e cosmologia

In questo settore, in cui l'Italia gioca un ruolo di primo piano nei più importanti laboratori internazionali dai tempi di Enrico Fermi, i docenti del Dipartimento di Fisica sono particolarmente attivi. Al CERN di Ginevra l'esperimento CMS misura gli effetti degli scontri protone-protone prodotti dall' acceleratore LHC per ricercare i componenti ultimi della materia. Sempre al CERN, l'esperimento NA62 studia l'asimmetria materia-antimateria nei sistemi del quark strange e dei mesoni K. Lo stesso tipo di studi avviene presso il laboratorio di SLAC dell' Università di Stanford in California nei sistemi del quark beauty e dei mesoni B. I docenti partecipano anche al progetto bandiera SuperB del Ministero dell' Istruzione, dell' Università e della Ricerca sempre per lo studio delle proprietà dei quark beauty.
L'origine dell'Universo, l'evoluzione cosmologica, la relazione tra la fisica delle particelle elementari e l'astrofisica sono da sempre studiati dall'uomo. Nel Dipartimento di Fisica di Perugia esistono diverse attività legate a questo settore. L'esperimento AMS-02, installato nella stazione spaziale nel 2011, si occupa della ricerca dell'antimateria nello spazio. L'esperimento GLAST/Fermi, in orbita attorno alla terra, permette di studiare le sorgenti galattiche ed extragalattiche di raggi gamma. Nel laboratorio Virgo a Pisa si studiano le onde gravitazionali. Il progetto IRAIT, iniziato dal gruppo perugino di astrofisica, ha permesso l'installazione del telescopio nell' infrarosso "Paolo Maffei" in Antartide, Dome-C, in collaborazione italo-francese. Studi teorico/sperimentali sui raggi cosmici, sull'evoluzione stellare e sui processi nucleari che avvengono all' interno delle stelle completano il panorama delle ricerche effettuate in questo settore.

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FISICA DELLE MICRO E NANO STRUTTURE: materia condensata e sistemi biologici - sistemi e dispositivi alla micro e nanoscala

In una linea di ricerca vengono studiate le proprietà strutturali e dinamiche di sistemi disordinati quali liquidi, vetri e materiali polimerici. Di particolare interesse sono le tematiche legate al damping acustico ed al fenomeno della transizione vetrosa. Vengono anche studiate le proprietà strutturali e dinamiche di biopolimeri (proteine e acidi nucleici) e delle loro interazioni, con particolare riferimento al ruolo del solvente nella struttura, alla dinamica e funzionalità di proteine, alla caratterizzazione degli stati denaturati di proteine globulari e alla proprietà dell'acqua di idratazione in sistemi modello. In tutti questi studi si fa uso di tecniche di laboratorio quali micro-calorimetria differenziale, spettroscopia di assorbimento, spettroscopia dielettrica, spettroscopia Brillouin e di fotocorrelazione, oltre che di spettroscopie legate all'uso di luce di sincrotrone o neutroni.

Una linea di ricerca riguarda i sistemi micro- e nano-strutturati che potrebbero essere impiegati nelle future generazioni di dispositivi per la information and communication technology (ICT). In particolare le attività di ricerca riguardano i nanosistemi per l' harvesting dell' energia sfruttando la risonanza stocastica e gli effetti non lineari (Laboratorio NIPS), le nanostrutture magnetiche (film, multistrati, cristalli magnonici artificiali) per l'immagazzinamento ed il processo dell' informazione (Laboratorio GHOST), i materiali nanostrutturati ottenuti per cavitazione acustica in soluzioni liquide ed i solidi metallici sottoposti a diversi tipi di trattamenti termici e meccanici ed eventualmente drogati con impurezze leggere.

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GEOMATERIALI, GEOTERMIA, RISCHIO VULCANICO E AMBIENTALE

Il gruppo svolge attività di ricerca all’avanguardia su argomenti chiave nelle scienze della terra e planetarie, basata sulla caratterizzazione dei materiali naturali, industriali e archeologici, attraverso analisi geochimiche e cristallografiche di dettaglio, in condizioni ambientali e di alta temperatura e pressione e attraverso modelli numerici, con innovativi sistemi sperimentali.
Le applicazioni vanno dallo studio dei processi su scala regionale e globale (fluidodinamica dei magmi ed eruzioni vulcaniche, cristallochimica di alta pressione e stabilità dei minerali all'interno della terra), al reperimento delle georisorse e all'impiego di materiali innovativi per le industrie (cementi ecosostenibili), alla mitigazione dei rischi vulcanici e ambientali (emissioni di CO2, inquinamenti da amianto), alla individuazione e alla valutazione di fonti energetiche rinnovabili (geotermia).
Le numerose collaborazioni nazionali ed internazionali hanno consentito al gruppo lo sviluppo di importanti programmi di ricerca finanziati da soggetti pubblici e privati, nazionali ed internazionali.
Collegamento al sito web del gruppo di Petrovulcanologia: Petrology and Volcanology Research Group

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GEOLOGIA APPLICATA, GEOFISICA, IDROGEOLOGIA E GEOMORFOLOGIA

Sono attivi progetti di ricerca sui seguenti temi:
 - Miglioramento delle proprietà meccaniche delle terre e caratterizzazione geotecnica  dei suoli contaminati.
 - Dinamica fluviale, focalizzata su erosione, trasporto e frane di sbarramento.
 - Definizione, su base statistica, delle soglie di pioggia che innescano movimenti franosi.
 - Sperimentazione di nuovi metodi d’indagini geofisiche 2D e 3D con Georadar.
 - Modellazione matematica di sistemi idrogeologici, con l’obiettivo di ridurre gli impatti della variazione climatica in corso sulle risorse idriche.
 - Geoarcheolologia, al servizio della valorizzazione del patrimonio culturale ed archeologico.
 - Analisi computerizzata quantitativa dei dati spaziali tramite GIS e Remote Sensing, finalizzati alla modellazione dei processi morfogenetici e alla mitigazione dei rischi geologici.

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GEOLOGIA DEL SEDIMENTARIO, PALEONTOLOGIA, GEOLOGIA STRUTTURALE E GEOFISICA

Il gruppo di ricerca si occupa di:
 - studi di geologia di superficie sia a carattere stratigrafico che strutturale, quali analisi di sezioni stratigrafiche, ricostruzioni paleogeografiche e geodinamiche e cartografia geologica;
 - studi di geologia di sottosuolo attraverso l’integrazione di dati geologici (sia stratigrafici che strutturali) e geofisici a diverse scale di osservazione (principalmente sismica a riflessione, gravimetria e georadar);
 - geologia dei pianeti anche attraverso tecniche di elaborazione di immagine;
 - studi di micropaleontologia e di paleontologia dei vertebrati con applicazioni in ambito biostratigrafico, paleoecologico e paleogeografico.

Le linee di ricerca trovano applicazione principalmente nella esplorazione delle georisorse e nella caratterizzazione del rischio sismico.
I ricercatori sono inoltre impegnati nel promuovere ed evidenziare il ruolo che i beni paleontologici e geologici hanno nella salvaguardia, valorizzazione e musealizzazione del patrimonio culturale ed ambientale e nella valorizzazione dei geositi.

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Referente per il contenuto di questa pagina o articolo: Dr. Livio Fanò
Referente tecnico per l'inserimento dei contenuti nel sito: ... ...  (Mirko.Mariotti(at)unipg.it)

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