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Teoria dei campi e teorie effettive
Studio diversi aspetti della teoria dei campi e delle teorie effettive (EFTs), specialmente in relazione a diverse fasi della materia. Insieme ai miei collaboratori ho utilizzato tecniche di EFT per la descrizione di sistemi come vortici in gas ultra-freddi, onde sonore di diversi mezzi, e eccitazioni di spin in materiali magnetici. Ho esplorato le connessioni tra materia condensata a gravità tramite la famosa dualità olografica. Recentemente, mi sono interessato a cosa può essere detto con tecniche di EFT su possibili bound a proprietà di materiali come, ad esempio, la loro trasparenza.
Materia oscura leggera
Mi occupo di possibili metodi di ricerca in laboratorio di materia oscura leggera. In particolare, insieme ai miei collaboratori, ho studiato la possibilità di cercare materia oscura più leggera del MeV (incluso l'assione di QCD) utilizzando i fononi dell'He-4 superfluido, così come i magnoni generati in materiali anti-ferromagnetici. Sto inoltre lavorando ad una descrizione teoricamente solida del così detto effetto Migdal in vari sistemi, come semiconduttori e liquidi nobili. Questo effetto ha attratto molta attenzione in quanto può permette agli esperimenti esistenti di divenire sensibili a particele di materia oscura con masse sostanzialmente più leggere di quanto possibile finora.
Adroni esotici
Studio le proprietà dei cosiddetti adroni esotici, ossia risonanze osservate sperimentalmente che non possono essere descritte dal modello a quarkonio tradizionale. Il mio lavoro si è concentrato principalmente su due dei modelli finora proposti: il tetraquark compatto e la molecola di adroni. In particolare, ho lavorato su diversi aspetti di entrambi, inclusi il possibile meccanismo per la loro produzione, possibili regole di selezione per il loro spettro e potenziali osservabili in grado di distinguere le due possibilità come, per esempio, il raggio effettivo nello scattering a bassa energia.
PTOLEMY
Sono coinvolto negli sforzi teorici del progetto PTOLEMY, un esperimento proposto col fine di utilizzare trizio atomico per poter (a) fornire una misura della massa del neutrino e (b) osservare il fondo di neutrini cosmologici. In particolare, mi occupo di quegli aspetti che si trovano a cavallo tra le questioni di fisica delle particelle (decadimento β e assorbimento del neutrino) e le questioni di materia condensata legate ai dettagli sperimentali (come la distribuzione del trizio su substrati a base di carbonio).
Strutture di grande scala
Sono anche interessato alla connessione tra le strutture di grande scala dell'Universo e le non-Gaussianità primordiali. In particolare, insieme ai miei collaboratori, studio come sia possibile determinare se il periodo inflazionario dell'Universo sia stato dovuto ad uno o più gradi di libertà leggeri, attraverso l'applicazione delle cosiddette relazioni di consistenza per la distribuzione di materia nel cielo.