25/07/26 ore 9.30
ex Convento dei Minimi

Realtà emergente: materia, campi e relazioni della fisica contemporanea 

Che cosa intendiamo quando diciamo “materia”? La teoria quantistica dei campi ci porta a porre questa domanda con maggiore attenzione. Nel quadro attuale della fisica delle particelle, la materia non `e descritta come una sostanza estesa, solida e localizzata, fatta di oggetti elementari. È descritta in termini di campi quantistici, stati, simmetrie, interazioni e configurazioni osservabili in precise condizioni fisiche. 

Anche l’idea di particella va maneggiata con cura. Le particelle non vengono negate. Non sono però entità fondamentali, valide nello stesso modo in ogni situazione. Sono descrizioni utili e precise di certe eccitazioni dei campi, ben definite solo in particolari regimi. Questo rende la domanda “che cosa esiste?” più difficile, ma anche pi`u esatta. Particelle, campi, relazioni, strutture e processi non sono alternative astratte: indicano modi
diversi di comprendere ciò che il formalismo scientifico permette di dire. Lo stesso vale per il vuoto. In fisica quantistica, il vuoto non è semplicemente l’assenza di qualcosa. E uno stato del campo, dotato di proprietà misurabili. In particolare, ciò che accade in una regione non `e sempre indipendente da ciò che accade in un’altra. Il campo può presentare relazioni tra punti diversi dello spazio e del tempo. Questo `e il significato fisico dell’idea di correlazione.
Fenomeni come l’effetto Casimir, l’effetto Unruh, la radiazione di Hawking e l’effetto Schwinger mostrano che parole comuni come materia, vuoto, particella e oggetto richiedono definizioni più attente. Da qui nasce anche il confronto con alcune letture contemporanee, come il fisicalismo, il realismo strutturale e le interpretazioni che considerano la materia come processo, relazione e trasformazione. Il loro interesse sta nel chiarire le conseguenze concettuali di una descrizione scientifica in cui materia, vuoto e particelle non hanno più il significato classico. Il punto non `e dire che la materia non esiste. Il punto `e chiedersi in che senso esista. La materia appare come una realtà fisica emergente, dipendente dalla scala, dallo stato del sistema, dalle interazioni e dal contesto di osservazione. Gli oggetti dell’esperienza quotidiana restano descrizioni valide, ma la teoria li interpreta come configurazioni stabili dei campi, efficaci entro determinati regimi fisici.

Giancarlo Cella è ricercatore presso la sezione di Pisa dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Si è laureato e ha conseguito il dottorato occupandosi di correzioni di QCD a processi di decadimento rari e teorie di campo su reticolo. Attualmente si occupa principalmente di onde gravitazionali, sia dal punto di vista dei rivelatori che della fenomenologia. Ha coordinato per diversi anni il gruppo di ricerca sui fondi stocastici cosmologici e astrofisici per la collaborazione Virgo. Attualmente coordina il gruppo Virgo di Pisa ed è tra i coordinatori del progetto internazionale Ligo/Virgo/Kagra. Nell'ambito delle attività di Scholé, dirige il Gruppo di Fisica.