PRIN 2020 - "String Theory as a bridge between Gauge Theories and Quantum Gravity" - Cda 28/04/2022

Questo progetto intende utilizzare la teoria delle stringhe come strumento per collegare le teorie di gauge, la gravità quantistica e la fenomenologia in modo innovativo e multidisciplinare. L’aspetto che permette di unire questi diversi campi è la dualità tra stringhe aperte e chiuse che vivono sulle D-brane. Gli stati legati delle D-brane e delle stringhe giocano infatti un ruolo cruciale nella proposta della interpretazione dei buchi neri come fuzzball, nelle teorie di difetti con simmetria superconforme e nei modelli fenomenologici per la fisica delle particelle oltre il Modello Standard. Con questo progetto si cercherà di scoprire le implicazioni fenomenologiche delle correzioni ad accoppiamento forte alla relatività generale, che sono potenzialmente osservabili dai rivelatori di onde gravitazionali in eventi estremi come la fusione di buchi neri, di analizzare i difetti e la localizzazione in teorie di gauge supersimmetriche fortemente accoppiate e di comprendere le dualità infrarosse e i vincoli sulla stabilità della rottura dinamica della supersimmetria in modelli con stringhe non orientate. Il progetto di ricerca si articola intorno a tre linee principali: A) Combinare per la prima volta simulazioni innovative di relatività numerica e strumenti analitici per esplorare la fenomenologia dei fuzzball e discriminare queste configurazioni rispetto ai buchi neri classici, utilizzando le osservazioni delle onde gravitazionali presenti e future per estrarre informazioni sulla loro struttura multipolare, sfere fotoniche, modi normali ed echi. B) Sfruttare tecniche di localizzazione non perturbative, brane e olografia per studiare i loop di Wilson, le superfici e le linee di difetto e le funzioni di correlazione in teorie di gauge supersimmetriche con simmetria superconforme. C) Determinare le configurazioni di brane D e piani orientifold posti nelle singolarità degli spazi di Calabi-Yau con flussi e di brane di flavour necessarie per studiare le dualità IR, le cascate di dualità, la generazione dinamica di massa e la stabilità della rottura dinamica della supersimmetria. La ricerca sarà svolta da 5 unità a Roma (Tor Vergata e Sapienza), Torino (UniTO), Trieste (SISSA) e Alessandria (UPO), e coinvolgerà complessivamente 16 ricercatori a tempo indeterminato, assegni di ricerca post-dottorato altamente qualificati e dottorandi che verranno formati su queste tematiche all'avanguardia. Un aspetto innovativo del progetto è il fatto che membri dei diversi gruppi di ricerca hanno esperienze e competenze complementari, che possono essere combinate in modo proficuo per compiere significativi progressi in direzioni nuove e diverse, come testimonia la sinergia recente e passata delle diverse unità. Alcuni dei risultati del progetto possono essere di uso diretto per i test sulla teoria di gravità in corso attualmente a LIGO/Virgo e aprire la strada a test di precisione con futuri rivelatori come Einstein Telescope e LISA. Visti gli aspetti innovativi e gli obiettivi ambiziosi della proposta, prevediamo un forte impatto scientifico su aree diverse come la fisica delle alte energie, astrofisica, astronomia delle onde gravitazionali e fisica fondamentale in generale, nonché un impatto sociale e culturale al di fuori della comunità scientifica che sarà innescato da iniziative di divulgazione sulle tematiche relative al progetto.