Instituto de Física Racah

La física de la materia condensada en el Instituto Racah cuenta con una sólida base teórica y experimental. La mayoría de las investigaciones se realizan dentro del amplio campo de la física de muchos cuerpos, con especial énfasis en los fenómenos de no equilibrio, los efectos de la decoherencia y la disipación, el estudio de sistemas de baja dimensionalidad y los sistemas vítreos, entre otros temas. Otra línea de investigación incluye la física estadística aplicada, por ejemplo, a sistemas de reacción-difusión, especialmente en casos donde las fluctuaciones tienen un efecto significativo.

En el ámbito de la teoría, los métodos empleados abarcan desde diversos métodos de teoría de campos, tanto exactos como perturbativos, hasta métodos numéricos y métodos exactos basados ​​en la teoría de la integrabilidad clásica y cuántica. Estos conceptos y métodos se aplican a una variedad de sistemas físicos, como problemas de impurezas cuánticas (realizados, por ejemplo, en puntos cuánticos), el efecto Hall cuántico fraccionario, gases fermiónicos unidimensionales, transiciones de Anderson y superconductividad, incluyendo aspectos especiales relacionados con la superconductividad de alta T_{_c} .

En el ámbito experimental, aprovechando las instalaciones del centro Harvey M. Krueger para la nanociencia y la nanotecnología, los investigadores aplican técnicas modernas de medición y fabricación para estudiar la física de las nanoestructuras, su aplicación al procesamiento de información cuántica, la interacción entre la luz y la materia, la superconductividad de alta temperatura crítica (Tc ₎ y la física de los vidrios electrónicos. Más concretamente, y resumiendo algunas de las líneas de investigación, los investigadores estudian fluidos excitónicos en nanoestructuras semiconductoras con el objetivo de comprender mejor sus propiedades de coherencia cuántica macroscópica y sus posibles aplicaciones futuras en dispositivos electroópticos. Se estudian las uniones Josephson para identificar y optimizar las condiciones que permiten una coherencia cuántica macroscópica de larga duración y para esclarecer los procesos que dan lugar al ruido y la decoherencia. Se estudian los vidrios electrónicos para comprender los mecanismos subyacentes que dan lugar a sus propiedades peculiares, en concreto la interacción entre las interacciones, el desorden y el desequilibrio, así como su manifestación en las propiedades de transporte.

La investigación en física de altas energías (HEP, por sus siglas en inglés) abarca tanto la teoría de la HEP como la fenomenología de partículas.

Una de las actividades actuales del grupo de Física de Altas Energías del Instituto de Física Racah se centra en las leyes fundamentales de la naturaleza , abarcando tanto la Teoría Cuántica de Campos como la Relatividad General (gravedad de Einstein), junto con la geometría y las matemáticas que las sustentan. La evaluación de los diagramas de Feynman constituye el núcleo computacional de la Teoría Cuántica de Campos; sin embargo, a pesar de los considerables avances logrados en más de 70 años, aún no se dispone de una teoría general y completa. La investigación del grupo aborda esta cuestión. Esta línea de investigación surgió de un enfoque para resolver el problema de dos cuerpos en la gravedad de Einstein en el límite post-newtoniano mediante una teoría de campo efectiva (clásica) , un problema esencial para la detección e interpretación de las ondas gravitacionales . En este enfoque, se utilizan diagramas de Feynman para calcular la acción efectiva de dos cuerpos.

Una segunda área de investigación se centra en la física más allá del Modelo Estándar de las interacciones electrodébiles y fuertes. Algunos ejemplos incluyen modelos de ruptura de supersimetría y su mediación a extensiones supersimétricas del Modelo Estándar, con énfasis en modelos cuyas propiedades podrían permitir un descubrimiento relativamente temprano en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, modelos de dimensiones extra y sus posibles señales en el LHC y futuros colisionadores, así como su integración en la teoría de cuerdas, la dinámica de las teorías supersimétricas y la ruptura de supersimetría, la interacción entre la teoría de gauge y su integración en construcciones de branas en la teoría de cuerdas, la física de los agujeros negros y el universo temprano en la teoría de cuerdas, y su interacción con la dinámica de branas y la teoría de gauge, por ejemplo, a través de la correspondencia Anti-de-Sitter/Teoría de Campos Conformes , así como diversos aspectos de la estructura subyacente de la teoría de cuerdas.

Una tercera área de investigación aborda el entrelazamiento cuántico en la teoría cuántica de campos .

El grupo de Física No Lineal y Estadística lleva a cabo extensos estudios teóricos y experimentales para comprender el comportamiento de sistemas complejos fuera del equilibrio. Los temas son diversos y abarcan desde la física de plasmas , láseres y atómica hasta la física de materiales y la biofísica . Las áreas de investigación específicas incluyen la física fundamental de la fractura y el movimiento por fricción, la elasticidad de objetos en crecimiento, la teoría de grandes fluctuaciones en sistemas lejos del equilibrio, la teoría y las aplicaciones de la autorresonancia, la física estadística fuera del equilibrio de la formación de pulsos láser ultracortos y la teoría semiclasica de paquetes de ondas de la electrodinámica cuántica de cavidades/circuitos y la física de átomos fríos.

En el Instituto Racah se investiga la información cuántica tanto experimental como teóricamente. Las implementaciones experimentales incluyen realizaciones atómicas, fotónicas, semiconductoras y superconductoras. Se investiga activamente el entrelazamiento cuántico y la producción de fotones individuales. En el ámbito teórico, se estudian cuestiones fundamentales del entrelazamiento cuántico y su caracterización. Otro tema de investigación es la teoría del control dinámico de trampas de iones y vacantes de nitrógeno en diamante.