Cosmologia Teorica

La cosmologia teorica si occupa di sviluppare modelli fisico-matematici che aiutino a rivelare e comprendere le proprieta’ dell’Universo a grande scala. La cosmologia teorica e’ una disciplina di frontiera. Infatti, molte attivita’ di ricerca che fanno capo alla cosmologia teorica si concentrano sullo studio di grandi questioni irrisolte della fisica moderna: qual e’ la natura della materia oscura, che rappresenta il 25% di tutta la materia presente nell’Universo? Cosa e’ davvero l’energia oscura, che costituisce il 70% di tutte le componenti fondamentali dell’Universo? Cosa e’ avvenuto nei primi istanti di vita dell’Universo, e cosa ha permesso alle grandi strutture cosmologiche (galassie, ammassi di galassie, vuoti cosmici) di emergere e svilupparsi? E’ lecito assumere che le simmetrie fondamentali che osserviamo sulla Terra siano rispettate su scale e tempi cosmologici? E’ possibile vincolare proprieta’ di particelle fondamentali, o di rivelare l’esistenza di particelle esotiche, tramite le interazioni che esse hanno con le altre componenti cosmologiche? La cosmologia teorica e’ una disciplina giovane: possiamo contare su una grande mole di osservazioni condotte tramite esperimenti e missioni di ultima generazione, molti dei quali attualmente in fase di sviluppo, che consentono di rifinire nel dettaglio i nostri modelli e informare le nostre speculazioni. La cosmologia teorica e’, infine, un ambito multi-disciplinare: il modello cosmologico che attualmente meglio descrive l’Universo sulla base dei dati a nostra disposizione si fonda su nozioni di relativita’ generale, fisica del modello standard delle particelle, meccanica e termodinamica statistica, fisica statistica.

Il gruppo di cosmologia teorica di Ferrara si colloca in questo solco. Ci occupiamo di vincolare aspetti di fisica fondamentale tramite l’interpretazione di fenomeni cosmologici, osservati attualmente o in un prossimo futuro da esperimenti internazionali operanti da terra (LSPE, Simons Observatory , CMB-S4) o dallo spazio (Planck, LiteBIRD, Euclid). Tra le nostre attivita’ principali, rientrano lo studio della fisica dell’Universo primordiale (inflazione, violazione di simmetrie, anomalie cosmologiche), l’investigazione della natura di materia ed energia oscura, lo studio delle proprieta’ di particelle fondamentali (cosmologia del neutrino, e, piu’ in generale, cosmologia particellare).
Queste attivita’ sono strettamente legate alle linee di ricerca piu’ osservative portate avanti dal gruppo, delle quali rappresentano un naturale complemento. I membri del gruppo condividono infatti una formazione e storie professionali multi-disciplinari e ritengono di grande importanza la capacita’ di spaziare tra linee di ricerca osservative, teoriche e fenomenologiche.