Fisica Teorica delle Interazioni Fondamentali e Fisica Matematica:
Fondamenti della Meccanica Quantistica e della Teoria di Campo
L’esperienza e i risultati della Quantum Information hanno portato a rivedere la Teoria Quantistica sotto una angolazione radicalmente nuova, riguardando la teoria come una “teoria dell’informazione”. In concreto ciò ha portato ad una assiomatizzazione della teoria da postulati esclusivamente di natura informazionale. Fra i vantaggi della nuova assiomatizzazione, in aggiunta ad una formulazione da principi e non da assiomi puramente matematici, si ha una notevole semplificazione della struttura matematica della teoria, nonché della gran parte delle deduzioni teoriche, con la nuova prospettiva di poter analizzare la teoria “dall’esterno”, riconoscendo, ad esempio, a quali principi occorre espressamente rinunciare nell’apportare modifiche alla teoria stessa. Ciò è particolarmente interessante in vista del conflitto fra teoria quantistica e relatività generale, problema chiave della fisica teorica contemporanea.
La necessità di fondare anche l’aspetto “meccanico” della teoria quantistica ha indirizzato l’attenzione verso il panorama molto più vasto della teoria di campo quanto-relativistica. Ciò ha condotto ad aggiungere ai precedenti principi i nuovi principi informazionali di unitarietà, località, omogeneità, ed isotropia delle interazioni fra sistemi quantistici, nonché il principio della densità finita di informazione. In tal modo l’usuale teoria di campo libera emerge nel limite relativistico da un automa cellulare quantistico discreto, mentre nel limite ultra-relativistico la covarianza di Lorentz diviene la Doubly-Special Relativity. I campi sono tutti fermionici, e la nozione di bosone emerge come coppia di fermioni entangled. La teoria discreta unifica un’ipotetica scala di Planck con la scala di Fermi. La teoria, oltreché curare i problemi di rinormalizzazione, localizzazione e causalità della teoria di campo, è sufficientemente completa per formulare previsioni fenomenologiche che possano falsificarla, quali ad esempio la dispersione del vuoto, in considerazione da dati sperimentali del rivelatore di neutrini IceCube e del Fermi telescope.
Staff: Giacomo Mauro D'Ariano, Chiara Macchiavello, Lorenzo Maccone, Paolo Perinotti, Massimiliano Sacchi
Riferimenti bibliografici:
Quantum Theory from First Principles
Physics without Physics: The Power of Information-theoretical Principles
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