En el nivel macroscópico, el comportamiento no lineal y caótico de la naturaleza se manifiesta, principalmente, en sistemas disipativos y no hamiltonianos (si bien, existen casos paradigmáticos de sistemas hamiltonianos como el bien conocido problema de los tres cuerpos, a saber, la interacción gravitatoria de tres masas). Por otra parte, en el nivel microscópico, la naturaleza parece ser esencialmente hamiltoniana, de manera que los sistemas moleculares, atómicos y nucleares se pueden describir en términos del correspondiente operador hamiltoniano. En estos casos, el comportamiento no lineal y caótico surge de la complejidad de las interacciones entre las partículas constituyentes (electrones, núcleos y nucleones), que se sustancian en la función de energía potencial del sistema.

Si bien el formalismo adecuado para la descripción de estos sistemas microscópicos es la mecánica cuántica, en esta sublínea de “sistemas hamiltonianos en física molecular, atómica y nuclear” estamos también especialmente interesados en la correspondiente descripción mediante la mecánica clásica, de modo que se puedan obtener resultados en lo que respecta a la correspondencia entre mecánica clásica y mecánica cuántica, así como al límite semiclásico ħ → 0. En particular, estamos interesados en las manifestaciones cuánticas del caos clásico, como pueden ser las cicatrices cuánticas (scars, en inglés), consistentes en estados cuánticos cuya densidad de probabilidad se localiza sobre órbitas periódica clásicas inestables y aisladas. Principalmente, si bien no exclusivamente, nos centramos en sistemas con pocos grados de libertad o sistemas de pocos cuerpos, lo cual nos permite un estudio más detallado y preciso que en el caso de muchos cuerpos. En el marco de la correspondencia clásico-cuántica, este detalle y precisión del estudio puede resultar decisivo en la obtención de resultados relevantes.

Dentro del amplio abanico de objetos de investigación contenidos bajo la sublínea de “sistemas hamiltonianos en física molecular, atómica y nuclear” cabe destacar los siguientes. En física molecular, estamos interesados en vibraciones moleculares, procesos de isomerización, reactividad química, teoría del estado de transición y dinámica molecular en general. En física atómica, o a caballo entre la física atómica y la molecular, nos centramos en dispersión de partículas (scattering, en inglés), dispersión átomo-superficie, así como en átomos fríos. Finalmente, en física nuclear nos interesamos en núcleos ligeros, es decir, en los isótopos de los primeros elementos de la tabla periódica.