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Stefano Bellucci, Coordinatore delle attività di Ricerca della Fisica Teorica

Gli esperimenti condotti nei Laboratori Nazionali di Frascati riguardano lo studio della struttura della materia, la fisica nucleare e sub-nucleare, l'astrofisica e la cosmologia. In tutti questi campi le attività di ricerca sperimentali procedono di pari passo con ricerche teoriche, volte ad interpretare i risultati dei vari esperimenti, proporre nuovi modelli teorici e pianificare nuovi esperimenti per verificare i modelli proposti.
Una delle principali attività di ricerca teorica svolta presso i LNF riguarda lo studio di possibili estensioni del cosidetto “Modello Standard”, il modello teorico di riferimento nella fisica delle interazioni fondamentali. Nel Modello Standard i costituenti elementari della materia sono due specie di particelle, chiamate quark e leptoni. Queste interagiscono fra loro attraverso lo scambio di altre particelle, i cosiddetti mediatori delle forze, corrispondenti alle quattro forze fondamentali della natura: la forza elettromagnetica, mediata dallo scambio di fotoni, la forza nucleare forte, i cui mediatori sono chiamati gluoni, la forza nucleare debole, mediata dallo scambio delle particelle Z e W, ed infine la forza di gravità, che può essere descritta tramite lo scambio di particelle chiamate gravitoni.  Ciascuna di queste forze è basata su un principio di simmetria, che determina in modo univoco tutte le proprietà dei corrispondenti mediatori.