Materia degenere: fisica e applicazioni astrofisiche

Nella storia della ricerca fisica e astrofisica ci si è spesso scontrati con sistemi e situazioni che non rientrano nella concezione classica della scienza o non risultano intuitivi se analizzati con le categorie cognitive tradizionali. Il campo astrofisico ha nell'Universo un infinito banco di prova per analizzare il comportamento della materia nelle situazioni più remote e diverse da quelle a cui si è abituati sul suolo terrestre. La materia degenere è un particolare stato della materia che si verifica in condizioni estreme di temperatura e densità. Si tratta di una conseguenza della meccanica quantistica, la cui scoperta ha contribuito a solidificare i suoi principi teorici (come il principio di esclusione di Pauli e il principio di indeterminazione) fornendo un'evidenza sperimentale consistente con essi. L'astrofisica ha contribuito in modo fondamentale a questo campo poiché la materia degenere è stata teorizzata in seguito all'osservazione di oggetti precedentemente impensabili come le stelle nane bianche. Da questo punto di partenza le scoperte relative alla materia degenere hanno avuto importanti conseguenze in diversi ambiti, dalla fisica dei materiali alla meccanica statistica. In questa tesi sono esplorate sia le basi teoriche della materia degenere, le cui radici affondano nei principi della meccanica quantistica, sia le sue applicazioni in campo astrofisico. Di particolare rilevanza sono, a questo proposito, gli studi sulle nane bianche e sulle stelle di neutroni, i cosiddetti "compact object”, la cui fisica, soprattutto legata alla loro stabilità, è dominata dalle caratteristiche della materia degenere e dalle conseguenze che i suoi comportamenti hanno in un sistema. Proprio perché rappresenta un legame diretto tra la fisica microscopica e fenomeni macroscopici di interesse astrofisico, tra cui si annoverano anche le supernovae, la materia degenere può essere considerata un argomento di vastissimo interesse fisico.