Non perturbative aspects of non equilibrium physics in two dimensional models

The present manuscript focuses on out of equilibrium physics in two dimensional models. It has the purpose of presenting some results obtained as part of out of equilibrium dynamics in its non perturbative aspects. This can be understood in two different ways: the former is related to integrability, which is non perturbative by nature; the latter is related to emergence of phenomena in the out of equilibirum dynamics of non integrable models that are not accessible by standard perturbative techniques. In the study of out of equilibirum dynamics, two different protocols are used througout this work: the bipartitioning protocol, within the Generalised Hydrodynamics (GHD) framework, and the quantum quench protocol. With GHD machinery we study the Staircase Model, highlighting how the hydrodynamic picture sheds new light into the physics of Integrable Quantum Field Theories; with quench protocols we analyse different setups where a non-perturbative description is needed and various dynamical phenomena emerge, such as the manifistation of a dynamical Gibbs effect, confinement and the emergence of Bloch oscillations preventing thermalisation.

Effective field theories and their phenomenological applications

Effective field theories (EFTs) are ubiquitous in theoretical physics and in particular in field theory descriptions of quantum systems probed at energies much lower than one or few characterizing scales. More recently, EFTs have gained a prominent role in the study of fundamental interactions and in particular in the parametriasation of new physics beyond the Standard Model, which would occur at scales Λ, much larger than the electroweak scale. In this thesis, EFTs are employed to study three different physics cases. First, we consider light-by-light scattering as a possible probe of new physics. At low energies it can be described by dimension-8 operators, leading to the well-known Euler-Heisenberg Lagrangian. We consider the explicit dependence of matching coefficients on type of particle running in the loop, confirming the sensitiveness to the spin, mass, and interactions of possibly new particles. Second, we consider EFTs to describe Dark Matter (DM) interactions with SM particles. We consider a phenomenologically motivated case, i.e., a new fermion state that couples to the Hypercharge through a form factor and has no interactions with photons and the Z boson. Results from direct, indirect and collider searches for DM are used to constrain the parameter space of the model. Third, we consider EFTs that describe axion-like particles (ALPs), whose phenomenology is inspired by the Peccei-Quinn solution to strong CP problem. ALPs generically couple to ordinary matter through dimension-5 operators. In our case study, we investigate the rather unique phenomenological implications of ALPs with enhanced couplings to the top quark.

Quantum integrability as a new method for exact results on N=2 supersymmetric gauge theories and black holes

In this thesis I show a triple new connection we found between quantum integrability, N=2 supersymmetric gauge theories and black holes perturbation theory. I use the approach of the ODE/IM correspondence between Ordinary Differential Equations (ODE) and Integrable Models (IM), first to connect basic integrability functions - the Baxter’s Q, T and Y functions - to the gauge theory periods. This fundamental identification allows several new results for both theories, for example: an exact non linear integral equation (Thermodynamic Bethe Ansatz, TBA) for the gauge periods; an interpretation of the integrability functional relations as new exact R-symmetry relations for the periods; new formulas for the local integrals of motion in terms of gauge periods. This I develop in all details at least for the SU(2) gauge theory with Nf=0,1,2 matter flavours. Still through to the ODE/IM correspondence, I connect the mathematically precise definition of quasinormal modes of black holes (having an important role in gravitational waves’ obervations) with quantization conditions on the Q, Y functions. In this way I also give a mathematical explanation of the recently found connection between quasinormal modes and N=2 supersymmetric gauge theories. Moreover, it follows a new simple and effective method to numerically compute the quasinormal modes - the TBA - which I compare with other standard methods. The spacetimes for which I show these in all details are in the simplest Nf=0 case the D3 brane in the Nf=1,2 case a generalization of extremal Reissner-Nordström (charged) black holes. Then I begin treating also the Nf=3,4 theories and argue on how our integrability-gauge-gravity correspondence can generalize to other types of black holes in either asymptotically flat (Nf=3) or Anti-de-Sitter (Nf=4) spacetime. Finally I begin to show the extension to a 4-fold correspondence with also Conformal Field Theory (CFT), through the renowned AdS/CFT correspondence.

Investimenti infrastrutturali nei porti e negli aeroporti e aiuti di Stato

Gli investimenti alle infrastrutture di trasporto sono stati per lungo tempo considerati misure di politica generale di competenza esclusiva degli Stati membri, nonostante il generale divieto di misure di sostegno pubblico a favore delle imprese ai sensi dell’art. 107 TFUE. Le sentenze rese dalle corti eurounitarie in relazione agli aeroporti di Parigi e di Lipsia Halle hanno dato avvio ad un vero e proprio revirement giurisprudenziale, in considerazione delle trasformazioni economiche internazionali, rimettendo in discussione il concetto di impresa, nonché la ferma interpretazione secondo cui il finanziamento alle infrastrutture – in quanto beni pubblici intesi a soddisfare i bisogni di mobilità dei cittadini – sfuggirebbe all’applicazione della disciplina degli aiuti di Stato. Nonostante le esigenze di costante ammodernamento e sviluppo delle infrastrutture, il nuovo quadro regolatorio adottato dall’Unione europea a seguire ha condotto inevitabilmente gli Stati membri a dover sottoporre al vaglio preventivo della Commissione ogni nuovo investimento infrastrutturale. La presente trattazione, muovendo dall’analisi della disciplina degli aiuti di Stato di cui agli artt. 107 e ss. TFUE, analizza i principi di creazione giurisprudenziale e dottrinale che derivano dall’interpretazione delle fonti primarie, mettendo in evidenza le principali problematiche giuridiche sottese, anche in considerazione delle peculiarità delle infrastrutture in questione, dei modelli proprietari e di governance, delle competenze e dei poteri decisionali in merito a nuovi progetti di investimento. Infine, la trattazione si concentra sui grandi progetti infrastrutturali a livello europeo e internazionale che interessano le reti di trasporto, analizzando le nuove sfide, pur considerando la necessità di assicurare, anche rispetto ad essi, la salvaguardia del cd. level playing field e l’osservanza sostanziale delle norme sugli aiuti di Stato.

Ecosistemi performátici: dalla frontalità all'immersività (e ritorno)

Questa ricerca si concentra sui modi di produzione e ricezione della teatralità nelle pratiche performative contemporanee con finalità estetiche. In particolare, sono indagate quelle pratiche che – all’interno di ecosistemi performátici – impiegano modalità di progettazione dell’azione ricorrendo a strategie e dispositivi di teatralizzazione dell’evento attraverso modelli immersivi co-partecipativi, intervenendo sui meccanismi semiocognitivi di interpretazione dello spettatore. Il concetto di ecosistemi performátici consente di pertinentizzare le differenti formazioni semiotiche che emergono dal continuum performativo della semiosfera, cogliendo i rapporti ecologici ed evolutivi che si instaurano diacronicamente tra le forme teatrali. Sono soprattutto le trasformazioni a essere comprese, restituendo all’analisi semiotica un’immagine delle arti performátiche dinamica e radicata nella cultura e nella società, e delle modalità in cui i meccanismi di base della teatralità prendono forma. Con approccio etnografico ecologico cognitivo, si affronta il tema della corporeità e dei regimi di presenza, introducendo nell’analisi relazionale il concetto di emplacement a integrazione della nozione di embodiment. È elaborato, inoltre, un modello autopoietico dell’enunciazione come atto di mostrazione, sulla metafora della “conversazione”. Nell’ecologia dell’ambiente performático tra attore e spettatore si crea un “campo interattivo”, nel quale si consuma l’enunciazione teatrale. Attraverso casi studio, si illustra come le esperienze immersive co-partecipative scardinano e riconfigurano l’insieme di norme e usi naturalizzati nella tradizione teatrale occidentale del dramma. Si giunge, infine, a concepire la relazione tra frontalità e immersività non in termini di opposizione tra contrari, bensì in rapporto di continuità quale costante del discorso performático soggetta a multiformi gradazioni. Quella tra attore e spettatore è una interazione, un dialogo, che non si gioca sulla relazione frontalità/immersività bensì su quella interattività/non-interattività dalla cui articolazione emergono le differenti e cangianti forme teatrali che popolano e popoleranno gli ecosistemi performátici.

Ruolo di Glutaredossina-2 nella trasformazione tumorale oncocitaria

Gli oncocitomi sono tumori epiteliali caratterizzati da un accumulo di mitocondri strutturalmente e funzionalmente compromessi, a prognosi generalmente benigna. Le cause genetiche della trasformazione oncocitaria sono tuttora sconosciute; pertanto, lo studio di oncocitomi in contesti familiari sindromici è utile nella ricerca dei determinanti genetici predisponenti il fenotipo. Diversi membri di una famiglia affetta da sindrome dell’iperparatiroidismo con tumore della mandibola (HPT-JT), dovuta ad un'ampia delezione in CDC73, hanno mostrato recidiva di tumori paratiroidei oncocitari. Il sequenziamento dell’esoma ha escluso mutazioni private della famiglia; all'interno della delezione ereditata, tuttavia, sono stati individuati elementi regolatori del gene glutaredossina 2 (GLRX2), codificante un'isoforma mitocondriale deputata alla deglutationilazione proteica reversibile -modificazione modulante l’attività di numerosi target- il cui ruolo nel cancro non è noto. La proteina è risultata assente in tutti i tumori e dimezzata nei tessuti sani dei soggetti. Per indagare se la sua assenza alteri la deglutationilazione proteica predisponendo al fenotipo oncocitario, sono stati generati modelli cellulari TPC1 e HCT116 GLRX2 KO in cui sono stati riscontrati un ridotto tasso proliferativo ed un'alterata glutationilazione proteica, particolarmente in seguito a stress ossidativo. Un esperimento pilota in vivo ha mostrato cellule KO oncocitoidi, con mitocondri morfologicamente alterati, suggerendo che l’alterazione redox innescata dall’assenza di GLRX2 possa indurre una disfunzione metabolica mitocondriale tale da mimare quelle osservate negli oncocitomi. L’analisi proteomica ha individuato diversi target di glutationilazione nei campioni KO identificando proteine del ciclo di Krebs e della catena respiratoria mitocondriale. In particolare, una marcata glutationilazione del complesso della piruvato deidrogenasi (PDHc) è stata correlata ad una ridotta sintesi di ATP dipendente da piruvato. Considerando l'importanza dello stress ossidativo nella fisiopatologia del cancro ed il ruolo del glutatione nella risposta antiossidante, GLRX2 rappresenta un potenziale candidato nella regolazione del metabolismo ossidativo nelle cellule tumorali esposte allo stress e nella modulazione del fenotipo tumorale.

GENEOs, compactifications, and graphs

Our objective in this thesis is to study the pseudo-metric and topological structure of the space of group equivariant non-expansive operators (GENEOs). We introduce the notions of compactification of a perception pair, collectionwise surjectivity, and compactification of a space of GENEOs. We obtain some compactification results for perception pairs and the space of GENEOs. We show that when the data spaces are totally bounded and endow the common domains with metric structures, the perception pairs and every collectionwise surjective space of GENEOs can be embedded isometrically into the compact ones through compatible embeddings. An important part of the study of topology of the space of GENEOs is to populate it in a rich manner. We introduce the notion of a generalized permutant and show that this concept too, like that of a permutant, is useful in defining new GENEOs. We define the analogues of some of the aforementioned concepts in a graph theoretic setting, enabling us to use the power of the theory of GENEOs for the study of graphs in an efficient way. We define the notions of a graph perception pair, graph permutant, and a graph GENEO. We develop two models for the theory of graph GENEOs. The first model addresses the case of graphs having weights assigned to their vertices, while the second one addresses weighted on the edges. We prove some new results in the proposed theory of graph GENEOs and exhibit the power of our models by describing their applications to the structural study of simple graphs. We introduce the concept of a graph permutant and show that this concept can be used to define new graph GENEOs between distinct graph perception pairs, thereby enabling us to populate the space of graph GENEOs in a rich manner and shed more light on its structure.

Educazione civica e competenze di cittadinanza: un'indagine su approcci e atteggiamenti degli insegnanti nella scuola secondaria

Con questo lavoro si vuole contribuire al dibattito riapertosi con il ritorno dell’Educazione civica in tutte le scuole italiane, a seguito dell’entrata in vigore della Legge 92/2019, in particolare valorizzando il punto di vista degli insegnanti. La ricerca è impostata secondo il disegno quantitativo dell’indagine correlazionale su ampio campione, preparata da una fase esplorativa durante la quale si sono svolte interviste semistrutturate a dieci docenti. A partire dai risultati di tale esplorazione, si è prodotto un questionario che è stato testato e revisionato nell’a.s. 2020-2021. Successivamente si sono condotte due diverse rilevazioni nell’a.s. 2021-2022: la prima su un campione rappresentativo degli insegnanti di scuola secondaria dell’Emilia-Romagna (main study), e la seconda su un campione non rappresentativo su base nazionale (rilevazione di approfondimento). I risultati dell’indagine fanno emergere un’accoglienza parziale delle innovazioni introdotte con la “nuova” Educazione civica. Le maggiori difficoltà si osservano rispetto alla progettazione collegiale dell’insegnamento, che la normativa vorrebbe affidato in contitolarità a tutto il Consiglio di classe, ma rispetto al quale sembra realizzarsi principalmente una “spartizione” delle ore, a cui fanno fronte attività gestite separatamente dai singoli insegnanti. Approcci e pratiche coerenti con i modelli della didattica per competenze tardano ad affermarsi per questo insegnamento, nonostante si siano osservate prime evidenze favorevoli in tal senso. I risultati sollevano il bisogno di maggiore accompagnamento e supporto dei docenti nell’implementazione collegiale di un curricolo di Educazione civica intenzionalmente orientato allo sviluppo delle competenze di cittadinanza.

Giurisdizione ordinaria civile e autorità amministrative indipendenti nel sistema integrato di tutela dei diritti

L’elaborato si propone di analizzare i principali punti di contatto, nell’ordinamento domestico, tra le funzioni esercitate dalla giurisdizione ordinaria civile e le attribuzioni delle Autorità amministrative indipendenti, nel tentativo di delineare un quadro sistematico dei rapporti. Nella prima parte dell’indagine, ci si sofferma sui variegati strumenti di risoluzione delle controversie coniati in seno alle Autorità indipendenti, cercando di sviluppare un’essenziale classificazione per categorie omogenee, al fine di vagliare la compatibilità dei diversi modelli con il dato costituzionale. Successivamente, si sposta l’indagine sulle interferenze emergenti con riferimento a quelle attività delle Authorities assimilabili all’applicazione della legge al caso concreto nel contesto del pubblic enforcement. Tra queste, spicca la delicata questione del valore dei provvedimenti delle Authorities nei (correlati) processi civili risarcitori, soprattutto a seguito dell’entrata in vigore dell’art. 7, d.lgs. 3/2017, che ha plasmato un inedito «vincolo» per il giudice ordinario all’accertamento dell’AGCM. Alla previsione normativa si associa la tendenza giurisprudenziale a riconoscere una particolare “attitudine probatoria” anche ai provvedimenti di altre Autorità indipendenti, pur in assenza di specifica previsione normativa. Nel corso della trattazione, più che limitarsi ad esprimere una preferenza tra le diverse soluzioni già proposte dalla dottrina, si cerca di gettare le basi per un’interpretazione autonoma e sistematica del fenomeno. Adottando un approccio quanto più possibile interdisciplinare, si cercano di coniugare i punti di approdo della teoria generale dell’accertamento giuridico con quelli, gius-pubblicistici, della categoria dell’accertamento amministrativo. Si passa, infine, a vagliare le condizioni affinché tale ipotetico modello unitario possa ritenersi compatibile con altri valori di rilievo costituzionale e non solo, utilizzando quale parametro di riferimento l’art. 6 Cedu, come interpretato dalla Corte di Strasburgo.

Enhancing the reliability of electric transportation motors through insulation coordination and improved qualification

The ambitious goals of increasing the efficiency, performance and power densities of transportation drives cannot be met with compromises in the motor reliability. For the insulation specialists the challenge will be critical as the use of wide-bandgap converters (WBG, based on SiC and GaN switches) and the higher operating voltages expected for the next generation drives will enhance the electrical stresses to unprecedented levels. It is expected for the DC bus in aircrafts to reach 800 V (split +/-400 V) and beyond, driven by the urban air mobility sector and the need for electrification of electro-mechanical/electro-hydraulic actuators (an essential part of the "More Electric Aircraft" concept). Simultaneously the DC bus in electric vehicles (EV) traction motors is anticipated to increase up to 1200 V very soon. The electrical insulation system is one of the most delicate part of the machine in terms of failure probability. In particular, the appearance of partial discharges (PD) is disruptive on the reliability of the drive, especially under fast repetitive transients. Extensive experimental activity has been performed to extend the body of knowledge on PD inception, endurance under PD activity, and explore and identify new phenomena undermining the reliability. The focus has been concentrated on the impact of the WGB-converter produced waveforms and the environmental conditions typical of the aeronautical sector on insulation models. Particular effort was put in the analysis at the reduced pressures typical of aircraft cruise altitude operation. The results obtained, after a critical discussion, have been used to suggest a coordination between the insulation PD inception voltage with the converter stresses and to propose an improved qualification procedure based on the existing IEC 60034-18-41 standard.

I periodici bibliografici italiani come fonte per la comunicazione culturale e scientifica del XVII e XVIII secolo

La ricerca prende in esame la produzione della stampa periodica bibliografica italiana nel corso del Seicento e Settecento. Da un lato mira a ricostruirne il percorso storico attraverso la raccolta, la selezione e l’analisi delle principali testimonianze; dall’altro a indagarne le diverse forme e fisionomie assunte nel corso del tempo, nonché le modalità attraverso le quali fu somministrata la notitia librorum. A questo primo piano di indagine se ne è affiancato un secondo, per mezzo dell’elaborazione di due modelli descrittivi. Il primo è finalizzato alla raccolta delle principali generalità ed evidenze formali di una testata. Il secondo, invece, rappresenta un tentativo di spoglio e analisi approfondita dei contributi offerti da due campioni periodici presi come modelli di riferimento: La Galleria di Minerva, relativamente al biennio 1696-1697, e il Giornale della letteratura italiana (Mantova, 1793-1795). L’intento è quello di ricostruire, anche attraverso un processo di formulazione di keywords, le principali tematiche e i principali interessi emersi dalle esperienze menzionate. E mostrare, pertanto, il valore rappresentativo e identificativo del periodico bibliografico relativamente al contesto erudito di riferimento, nella sua veste di fonte informativa all’interno della quale si rispecchiarono le principali istanze scientifico-culturali del periodo.

Real-time anomaly detection of gamma-ray bursts for the Cherenkov Telescope Array using deep learning

The Cherenkov Telescope Array (CTA) will be the next-generation ground-based observatory to study the universe in the very-high-energy domain. The observatory will rely on a Science Alert Generation (SAG) system to analyze the real-time data from the telescopes and generate science alerts. The SAG system will play a crucial role in the search and follow-up of transients from external alerts, enabling multi-wavelength and multi-messenger collaborations. It will maximize the potential for the detection of the rarest phenomena, such as gamma-ray bursts (GRBs), which are the science case for this study. This study presents an anomaly detection method based on deep learning for detecting gamma-ray burst events in real-time. The performance of the proposed method is evaluated and compared against the Li&Ma standard technique in two use cases of serendipitous discoveries and follow-up observations, using short exposure times. The method shows promising results in detecting GRBs and is flexible enough to allow real-time search for transient events on multiple time scales. The method does not assume background nor source models and doe not require a minimum number of photon counts to perform analysis, making it well-suited for real-time analysis. Future improvements involve further tests, relaxing some of the assumptions made in this study as well as post-trials correction of the detection significance. Moreover, the ability to detect other transient classes in different scenarios must be investigated for completeness. The system can be integrated within the SAG system of CTA and deployed on the onsite computing clusters. This would provide valuable insights into the method's performance in a real-world setting and be another valuable tool for discovering new transient events in real-time. Overall, this study makes a significant contribution to the field of astrophysics by demonstrating the effectiveness of deep learning-based anomaly detection techniques for real-time source detection in gamma-ray astronomy.

Incompressible limit and well-posedness of PDE models of tissue growth

Both compressible and incompressible porous medium models are used in the literature to describe the mechanical aspects of living tissues. Using a stiff pressure law, it is possible to build a link between these two different representations. In the incompressible limit, compressible models generate free boundary problems where saturation holds in the moving domain. Our work aims at investigating the stiff pressure limit of reaction-advection-porous medium equations motivated by tumor development. Our first study concerns the analysis and numerical simulation of a model including the effect of nutrients. A coupled system of equations describes the cell density and the nutrient concentration and the derivation of the pressure equation in the stiff limit was an open problem for which the strong compactness of the pressure gradient is needed. To establish it, we use two new ideas: an L3-version of the celebrated Aronson-Bénilan estimate, and a sharp uniform L4-bound on the pressure gradient. We further investigate the sharpness of this bound through a finite difference upwind scheme, which we prove to be stable and asymptotic preserving. Our second study is centered around porous medium equations including convective effects. We are able to extend the techniques developed for the nutrient case, hence finding the complementarity relation on the limit pressure. Moreover, we provide an estimate of the convergence rate at the incompressible limit. Finally, we study a multi-species system. In particular, we account for phenotypic heterogeneity, including a structured variable into the problem. In this case, a cross-(degenerate)-diffusion system describes the evolution of the phenotypic distributions. Adapting methods recently developed in the context of two-species systems, we prove existence of weak solutions and we pass to the incompressible limit. Furthermore, we prove new regularity results on the total pressure, which is related to the total density by a power law of state.

Finite group lattice gauge theories for quantum simulation

The present manuscript focuses on Lattice Gauge Theories based on finite groups. For the purpose of Quantum Simulation, the Hamiltonian approach is considered, while the finite group serves as a discretization scheme for the degrees of freedom of the gauge fields. Several aspects of these models are studied. First, we investigate dualities in Abelian models with a restricted geometry, using a systematic approach. This leads to a rich phase diagram dependent on the super-selection sectors. Second, we construct a family of lattice Hamiltonians for gauge theories with a finite group, either Abelian or non-Abelian. We show that is possible to express the electric term as a natural graph Laplacian, and that the physical Hilbert space can be explicitly built using spin network states. In both cases we perform numerical simulations in order to establish the correctness of the theoretical results and further investigate the models.

Dove il DNA antico tace: studio della 'life history' individuale nelle popolazioni umane del passato tramite analisi istologica e biogeochimica ad alta risoluzione di tessuti dentali mineralizzati da contesti archeologici e paleontologici umani

Questa tesi mira a presentare una panoramica, anche sperimentale con dati editi ed inediti, della ricostruzione delle life histories umane mediante metodi istologici e biogeochimici applicati allo smalto dentale delle dentizioni decidue. La tesi si concentra sulle metodologie biogeochimiche ad alta risoluzione spaziale che consentono di ottenere livelli temporali di dettaglio senza precedenti (da stagionali fino a sub-settimanali), quando combinate con l'analisi istomorfometrica dei tessuti dentali mineralizzati. La presente ricerca si concentra sulla creazione di modelli consistenti di variazione delle concentrazioni di elementi in traccia (con particolare riferimento a stronzio e bario) lungo la giunzione smalto dentinale, ottenuti tramite LA-ICPMS (Laser Ablation Inductively Coupled Mass Spectrometry), in funzione dei cambiamenti nella dieta (allattamento, svezzamento) nel primo anno di età di individui a storia nutrizionale nota (utilizzando denti decidui naturalmente esfoliati). In una prospettiva bioarcheologica, i risultati delle indagini sulla dieta altamente risolte nel tempo e interpretate con modelli come quelli proposti si correlano direttamente alle life histories individuali e consentono una analisi più sfumata e completa del comportamento umano nel passato, fornendo informazioni essenziali per la comprensione degli adattamenti bioculturali e aprendo finestre conoscitive su aspetti quali il rapporto madre-progenie, la gravidanza, l’allattamento, lo stress infantile, la dieta sia della progenie che della madre, la mobilità ad alta risoluzione e molti altri aspetti della vita delle popolazioni del passato che lo studio del DNA antico e della morfologia scheletrica non possono fornire. Dove il DNA antico tace, lo studio avanzato delle life histories parla.