DFT – în spiritul tradiției școlii românești de fizică teoretică

În concordanță cu misiunea și obiectivele strategice ale IFIN-HH, Departamentul de Fizică Teoretică (DFT) și-a propus obținerea de rezultate științifice competitive la nivel internațional în domeniul fizicii teoretice – componenta esențială, împreună cu fizica experimentală, a fizicii fundamentale, care are drept vocație definitorie înțelegerea și cunoașterea Naturii în aspectele ei primordiale și profunde, ca elemente cruciale în generarea și menținerea pe cale ascendentă a progresului societății și civilizației.

Cercetările de fizica teoretică din DFT, care și-au dovedit viabilitatea în timp, devenind o imagine de marcă a IFIN-HH și fiind recunoscute pentru excelența lor în cercurile academice internaționale, s-au desfășurat pe o paletă largă de teme, încadrate pe următoarele direcții principale:

1). Teoria nucleului atomic:

• proprietățile fundamentale ale nucleelor exotice departe de limita de stabilitate;
• sinteza și dezintegrarea nucleelor supra-grele;
• structura nucleară prin procese de emisie de particule, clusteri și fisiune;
• modele microscopice și fenomenologice de structură nucleară și fisiune nucleară, dezintegrare beta dublă;
• dinamica reacțiilor nucleare la energii joase, intermediare și relativiste (fuziune, multifragmentare nucleară);
• astrofizică nucleară (procese de sinteză nucleară, stele neutronice, materie nucleară).

2). Teoria câmpului și particulelor elementare:

• procese specifice în și dincolo de modelul standard;
• aspecte neperturbative în teorii de câmp de etalonare;
• structura teoriilor de câmp clasice și cuantice (invarianță la etalonare și anomalii, teorii de câmp nelocale, modele necomutative, gravitație cuantică);
• simetrii și legi de conservare (simetrii pe spații curbate, modele cosmologice și de relativitate generală);
• modele de super-simetrii;
• teoria corzilor (compactificări, teorii efective de super-gravitație, marea unificare).

3). Fizica matematică:

• teoria super-corzilor (teorii de câmp conforme, teoria renormării);
• metode geometrice în fizica cuantică, optica cuantică, studiul simetriilor folosind teoria reprezentărilor, geometria stărilor coerente;
• sisteme dinamice integrabile neliniare, dinamica neliniară a sistemelor conservative și disipative, structuri localizate în optică, dinamica solitonilor;
• metode computaționale avansate în fotonica neliniară, condensat Bose-Einstein, în procese nucleare și cuantice, metode numerice prin calcul Grid paralel și distribuit.

4). Teoria informației cuantice:

• aspecte fundamentale ale mecanicii cuantice și teoriei informației cuantice, dualism undă-particulă, canale cuantice;
• teoria sistemelor cuantice deschise;
• rolul decoerenței cuantice în procesarea și transmiterea in­for­mației cuantice;
• evoluția temporală a corelațiilor cuantice (entanglement, discord) în sisteme de variabile discrete și variabile continue;
• aplicarea modelelor și metodelor teoriei informației cuantice la protocoale și tehnologii cuantice.

5). Teoria materiei condensate și nanofizica:

• știința materialelor supraconductoare, magnetice, celule foto-voltaice, izolatori topologici;
• nanofizica teoretică, agregarea materiei, sisteme cu structuri de dimensionalitate redusă, nanofizica depunerilor de clusteri atomici;
• tranziții de fază, fizica statistică și a fenomenelor complexe (statistica cuantică, nano-structuri în contact cu rezervoare cuantice, supraconductibilitate la temperaturi înalte, sisteme fizice pe rețele finite);
• biofizica teoretică.

Timp de șase decenii, cercetarea de fizică desfășurată în DFT a avut, în concordanță cu evoluția IFIN-HH, o productivitate științifică remarcabilă, care s-a menținut în mod constant la un înalt nivel științific și care se bucură de o largă apreciere internațională.

În cadrul eforturilor continue ale IFIN-HH de a înscrie România în procesul de participare activă la marile proiecte științifice și colaborări europene, DFT își aduce contribuția sa eficientă, prin prezența în colectivele de cercetare de la deja consacratul Centru European de Cercetări Nucleare (CERN, Geneva, Elveția), Centrul de Cercetări Antiproton-Ion (FAIR, Darmstadt, Germania), care va concentra pe termen mediu cercetările de frontieră, la nivel mondial, în fizica nucleară și fizica atomică, Institutul Unificat de Cercetări Nucleare (IUCN, Dubna, Rusia) – partener tradițional al IFIN-HH, Extreme Light Infrastructure – Nuclear Physics (ELI-NP, București-Măgurele), aflat în plină etapă de construcție și elaborare a tematicilor de cercetare.

Pe lângă aceste proiecte, DFT s-a implicat eficient în proiecte regionale și bilaterale, cu instituții internaționale, universități și institute naționale de cercetare din Europa și din lume. Menționăm în mod deosebit colaborările cu Centrul International de Fizică Teoretică (ICTP, Trieste, Italia), Centrul European de Studii Teoretice în Fizica Nucleară și Domenii Conexe (ECT*, Trento, Italia), Rețeaua Sud-Est Europeană de Fizică Teoretică și Matematică (SEENET-MTP).

Ca dovadă a recunoașterii valorii școlii românești de fizică teoretică, în particular a școlii românești de fizică nucleară, un mare număr de cercetători din DFT au fost acceptați să efectueze în decursul anilor, și efectuează și în prezent, stagii de lucru în centre de cercetare și universități de prestigiu din Europa și din lume, unde au contribuit la obținerea de rezultate științifice recunoscute la nivel internațional în domeniul fizicii nucleare și subnucleare.

Deși mulți cercetători formați în DFT au ales să rămână permanent în străinătate, unde au o activitate științifică recunoscută, remarcăm cu satisfacție faptul că unii tineri români, care și-au desăvârșit studiile în străinătate și unde și-au obținut cu succes titlul de doctori în fizică la universități de prestigiu, au ales să revină în țară și să își desfășoare activitatea științifica în DFT.

În mod tradițional, structura DFT a îmbinat prezența cercetătorilor seniori, cu vastă experiență și recunoaștere internațională, cu aceea a tinerilor cercetători aflați în formare. Una din preocupările de seamă ale cercetătorilor din DFT a constituit-o implicarea activă în atragerea și formarea studenților, prin coordonarea lucrărilor de licență, masterat și a tezelor de doctorat.

Pe lângă publicarea de lucrări științifice în reviste de specialitate de prestigiu din străinătate, drept mărturie a valorii cercetătorilor din DFT stau numeroasele proiecte științifice câștigate prin competiție la nivel național, precum și Premiile Academiei Române acordate în special tinerilor cercetători aflați în plin proces de afirmare.

Subliniem în mod deosebit participarea plină de succes a cercetătorilor din DFT, în special în ultimele decenii, la manifestări științifice din străinătate – conferințe, workshop-uri, școli de vară, unde și-au demonstrat calificarea și înaltul nivel științific în compania extrem de competitivă a celorlalți cercetători participanți.

Nu în ultimul rând, subliniem, ca o activitate de mare prestigiu internațional pentru comunitatea de fizică românească, organizarea în România a unor manifestări științifice. Pe lângă școlile internaționale tradiționale de vară, de fizică nucleară, fizică statistică și fizică matematică, organizate încă din anul 1964 la Predeal și Poiana Brasov, și care s-au bucurat de o reputație excelentă, remarcăm organizarea, de către cercetătorii din DFT, a unor astfel de manifestări științifice cu participare internațională de prestigiu și în ultimii ani, în țară sau în străinătate.

Menționăm câteva dintre acestea:

• Predeal International Summer School in Nuclear Physics – Collective Motion and Phase Transitions in Nuclear Systems (Predeal, 2006);
• Third National Conference on Theoretical Physics, conferință dedicată centenarului Serban Titeica (1908-1985), fondatorul fizicii teoretice din România (Bușteni, 2008);
• Advanced Workshop: Spin and Charge Properties of Low Dimensional Systems (Sibiu, 2009);
• Trends in Nanoscience: Theory, Experiment, Technology (Sibiu, 2009);
• Carpathian Summer School of Physics – Exotic Nuclei and Nuclear/Particle Astrophysics, (Sinaia, 2010);
• Workshop on Nuclear Fission Dynamics and the Emission of Prompt Neutrons and Gamma Rays (Sinaia, 2010);
• Central European Workshop on Quantum Optics (Sinaia, 2012);
• International Summer School on Dynamics of Open Nuclear Systems (Predeal, 2012);
• Workshop on Double Beta Decay, ECT* (Trento, Italia, 2012);
• Workshop on Advanced Many-Body and Statistical Methods in Mesoscopic Systems, (Constanta, 2011 și Brasov, 2014);
• International Conference on Mathematical Modeling and Computational Physics (Stara Lesna, Slovacia, 2015).

La evaluarea internațională a Institutelor Naționale de Cercetare desfășurată în anul 2012, raportul final al Comisiei internaționale de evaluare a IFIN-HH conține următoarea apreciere asupra activității științifice a DFT:

Members of the department are internationally very well connected and respected. Several groups publish on a regular basis papers with the international leaders in their field. The number of publications and citations is very good and compares very well with similar departments on a European scale. Most publications are in international journals of high quality. In conclusion it can be certified that the Theoretical Physics Department fulfils the standards of similar institutes on a world’s scale.

DFT își propune să continue direcțiile și tematica de cercetare, astfel încât să contribuie, împreună cu celelalte departamente din Institut, la dobândirea de cunoștințe noi în domeniul structurii materiei. Propunându-și să își aducă aportul, în spiritul tradiției Școlii românești de fizică teoretică, la creșterea rolului IFIN-HH în cercetarea de fizică nucleară și subnucleară, DFT va urmări să promoveze și în anii care urmează fizica teoretică drept direcție viabilă de cercetare fundamentală, la nivel academic internațional, în consonanță cu tradiția, strategia și potențialul științific ale IFIN-HH.