Un istituto con un proprio carattere

La Clausiusstrasse conduce dall'edificio principale dell'ETH al quartiere Oberstrass. Percorrendola, dopo circa quattro minuti si riconoscono sulla sinistra due edifici con facciate rosse e bordi bianchi. Umwelt und Geomatik, costruito nel 1882, era abitato da famiglie della classe media e alta. Oggi sono luoghi di riflessione teorica fondamentale. Il più grande dei due edifici ospita dall'autunno 2013 l'Istituto di studi teorici dell'ETH (ETH-ITS). L'ETH ha installato questo istituto grazie a donazioni private. "Vogliamo invitare all'ITS ricercatori", afferma Giovanni Felder, professore di matematica e direttore dell'Istituto, "che si distinguono per teorie innovative in matematica, informatica o scienze naturali. Diamo loro tutta la libertà necessaria per dedicare un anno alla ricerca teorica fondamentale".

Nel primo anno l'attenzione si è concentrata sulla creazione dell'ITS. A febbraio è arrivato a Zurigo il primo borsista ITS, il fisico e biologo Terry Hwa. L'inaugurazione ha avuto luogo in estate. Da allora, la prima generazione di borsisti ITS è al lavoro: quattro borsisti senior e due borsisti junior. Per il Presidente dell'ETH Ralph Eichler, questo realizza un "sogno che avevo da molto tempo".

La matematica come linguaggio del dialogo

L'edificio rosso è un gioiello, semplice e bello allo stesso tempo, con invitanti scale in legno. Al piano terra si trova una sala per seminari con sedie colorate e piante da appartamento. Le stanze sono più simili a studi classici che a moderni laboratori. Questo è del tutto auspicabile: l'ambiente è pensato per incoraggiare i borsisti a parlare tra loro e a scambiare idee con i ricercatori dell'ETH.

"L'ITS vuole essere un luogo di incontro per i ricercatori che desiderano dialogare su nuove teorie al di là dei confini della propria disciplina", afferma Giovanni Felder. Perché l'attenzione alle teorie? Le parti teoriche delle scienze naturali e dell'informatica contengono sempre più spesso matematica sofisticata. Questo sviluppo consente un dialogo proficuo nelle discipline interessate: Le scienze teoriche e l'informatica non solo utilizzano un linguaggio matematico comune, ma indagano anche su domini trasversali.

Domande e soluzioni

Questo vale, ad esempio, per l'area di ricerca attualmente molto creativa all'interfaccia tra matematica e fisica: "La matematica sviluppa nuovi metodi che vanno a beneficio della fisica e, viceversa, molte idee della fisica ispirano la ricerca matematica", afferma Giovanni Felder, la cui carriera lo ha portato da dottorando in fisica a professore di matematica. Le tipiche aree di contatto sono la teoria della probabilità, la meccanica statistica, la teoria dell'informazione quantistica, la geometria e la teoria delle stringhe. Quest'ultima considera le particelle elementari non come punti ma come stringhe vibranti ed è considerata un candidato per una teoria unificata dell'universo, che ancora non esiste.

La fisica come fonte di ispirazione

Emily Clader sta studiando come le idee della teoria delle stringhe possano essere comprese utilizzando un linguaggio matematico. La matematica è entrata a far parte dell'ITS come Junior Fellow dopo aver completato il dottorato all'Università del Michigan e apprezza lo scambio interdisciplinare e l'ispirazione reciproca dell'ITS: "L'ITS ha stretti legami con i dipartimenti dell'ETH e di altre università. Questo è particolarmente vantaggioso per i ricercatori all'inizio della loro carriera".

Anche Dmitry Chelkak dice di dedicarsi alla matematica pura, "ma fortemente ispirata dalla fisica". Il russo conduce ricerche presso l'Istituto di matematica Steklov ed è specializzato in teoria della probabilità e meccanica statistica. "L'ITS combina due aspetti interessanti: In primo luogo, è un istituto indipendente che non si trova all'interno dei dipartimenti. In secondo luogo, è completamente integrato nell'ETH e dista solo pochi minuti dall'edificio principale. Questa vicinanza è importante per la collaborazione", afferma Chelkak. L'ITS non si concentra su grandi programmi di ricerca, ma su piccoli gruppi di discussione. Esempi tipici sono il Colloquio scientifico dell'ITS e i workshop organizzati dai borsisti.

A metà ottobre, ad esempio, una ventina di ricercatori di fisica e informatica hanno trascorso una settimana a discutere appassionatamente di meccanica quantistica.

La meccanica quantistica può essere utilizzata per descrivere particelle elementari, atomi o molecole. Tuttavia, i loro concetti e la loro interpretazione fisica spesso non sono molto chiari e sono oggetto di un intenso dibattito: "Stiamo discutendo i fondamenti della meccanica quantistica da diverse prospettive e convinzioni", dice Gilles Brassard, Senior Fellow dell'ITS e professore di Informatica all'Università di Montréal. Ha organizzato il workshop e da circa 30 anni svolge attività di ricerca sull'interfaccia tra informatica e meccanica quantistica: "L'ITS crea un ambiente molto creativo per la ricerca interdisciplinare".

Piccolo come un istituto, grande grazie al networking

"Il valore di questi workshop", afferma Renato Renner, l'ETH Professor of Theoretical Physics, "risiede nel fatto che possiamo accedere a un fenomeno da diverse discipline e sviluppare così una teoria", valutando l'ITS come un Istituto di ricerca interdisciplinare che integra le attività dei dipartimenti. Gilles Brassard sarà affiancato al workshop da Charles Bennett, fisico e informatico del Centro di ricerca IBM di New York. I due hanno scoperto la crittografia quantistica nel 1983 e il principio del teletrasporto quantistico nel 1992 - argomenti in cui anche Renner conduce ricerche e che in futuro giocheranno un ruolo fondamentale nella trasmissione veloce e sicura delle informazioni.

Un altro ITS Fellow è il teorico dei numeri Henryk Iwaniec. Nato in Polonia, da circa 30 anni svolge attività di ricerca negli Stati Uniti. Prima all'Institute for Advanced Study di Princeton, oggi come professore dello Stato del New Jersey alla Rutgers University. "L'ITS è un istituto con un carattere tutto suo. Non si può quasi paragonare ad altri istituti con membri permanenti della facoltà. ? un posto attraente per i senior e per i junior che vogliono avere il tempo di lavorare sulle questioni che amano", dice, "L'ITS è nuovo e relativamente piccolo, ma è grande nel senso che è molto legato all'ETH, più di altri istituti di questo tipo con le loro università".

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta in "life - La rivista della comunità dell'ETH" pubblicato.