Μελέτη της Υπερσυμμετρίας και των συνεπειών της στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων, σε επίγεια πειράματα στους μεγάλους επιταχυντές και σε κοσμολογικές παρατηρήσεις.

Α. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ (ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΗ ΕΝΤΡΟΠΙΑ) ΣΕ ΚΒΑΝΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Εφαρμογές σε πυρήνες, ατομικά συσσωματώματα, άτομα και συσχετισμένα μποζόνια παγίδες. Μοντέλα απαραίτητα για τις προηγούμενες εφαρμογές (π.χ. πυρηνικά μοντέλα, Ατομικά μοντέλα κ.λ.π.). Σημαντικά αποτελέσματα μέχρι τώρα: Παγκόσμια σχέση για την πληροφοριακή εντροπία. Ποσοτικό μέτρο για την πολυπλοκότητα – οργάνωση των ατόμων.

Β. ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΕΣ Έρευνα για τις δυνατότητες υλοποίησης κβαντικών υπολογιστών.Θεωρία ελέγχου κβαντικών συστημάτων με σκοπό την εκτέλεση υπολογισμών με ταχύτητες ασύγκριτες σε σχέση με τους κλασικούς υπολογιστές.

Με βάση State of the Art πυρηνικά πρότυπα, γίνεται συστηματική μελέτη εξωτικών πυρήνων με σκοπό να δοθούν πειστικές απαντήσεις στα ερωτήματα: 1) Ποιά είναι τα όρια της ύπαρξης των πυρήνων; 2) Πού εντοπίζεται η γραμμή κόρου πρωτονίων/νετρονίων (proton/neutron drip line); 3) Πού τελειώνει ο πίνακας Mendeleyev; 4) Ποιά είναι η εξάρτηση της πυρηνικής δύναμης από τον λόγο πρωτονίων/νετρονίων; 5) Πώς μπορούν να ερμηνευτούν συλλογικά πυρηνικά φαινόμενα με βάση τη μονοσωματιδιακή κίνηση; 6) Μαζικότητα και εξωτικοί πυρήνες.

Οι εφαρμογές της Πυρηνικής Φυσικής στην Αστροφυσική και στη μελέτη των υπερκαινοφανών αστέρων (supernova) και των αστέρων νετρονίων (neutron stars) είναι πεδία με σημαντικά ανοιχτά επιστημονικά ερωτήματα. Ειδικότερα εστιάζουμε στην κατασκευή της καταστατικής εξίσωσης της πυρηνικής ύλης σε υψηλές βαρυονικές πυκνότητες, στη μελέτη των φαινομένων σύζευξης (pairing), καθώς και της υπεραγωγιμότητας και υπερρευστότητας στην πυρηνική ύλη, στη διερεύνηση των μηχανισμών εκπομπής νετρίνων σε υπερκαινοφανείς εκρήξεις και σε θερμούς αστέρες νετρονίων, ενώ παράλληλα αξιοποιούνται σύγχρονα υπολογιστικά εργαλεία, όπως η μηχανική μάθηση και η βαθιά μάθηση, για τη μοντελοποίηση πολύπλοκων φυσικών διεργασιών και την ανάλυση μεγάλων δεδομένων.

Η μελέτη της δομής των πεπερασμένων πυρήνων αποτελεί θεμελιώδης δραστηριότητα της Θεωρητικής Πυρηνικής Φυσικής. Η θεωρία του μέσου πεδίου μπορεί να περιγράψει ικανοποιητικά την πυρηνική δομή αλλά το πείραμα έχει δείξει ότι θα πρέπει, για μια περισσότερη ρεαλιστική περιγραφή να ληφθούν, υπόψη και οι συσχετίσεις μικρής εμβέλειας (short range correlations) μεταξύ των νουκλεονίων του πυρήνα. Η μελέτη της επίδρασης των συσχετίσεων μικρής εμβέλειας μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας το μαθηματκό εργαλείο των πινάκων πυκνότητας ενός και δύο σωμάτων. Ο υπολογισμός των πινάκων πυκνότητας, χρησιμοποιώντας συσχετίσεις μικρής εμβέλειας, είναι αρκετά επίπονος και δύσκολος. Μπορούν όμως να υπολογιστούν με προσεγγιστικές μεθόδους και να οδηγήσουν στην καλύτερη δυνατή κατανόηση της πυρηνικής δομής. Η γνώση αυτών των πινάκων οδηγεί στον υπολογισμό των περισσοτέρων φυσικών μεγεθών του πυρήνα όπως η ενέργεια, οι κατανομές πυκνότητας και ορμής των νουκλεονίων, οι παράγοντες δομής, η τετραπολική ροπή κ.τ.λ.