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Da universi paralleli a valanghe, ottenute le prime misure 'impossibili'

Sono quelle dei sistemi disordinati

02 febbraio, 12:19
Da universi paralleli a valanghe, le prime misure 'impossibili'  (fonte: Stefano Martiniani et al., Physical Review E ) Da universi paralleli a valanghe, le prime misure 'impossibili' (fonte: Stefano Martiniani et al., Physical Review E )

Universi paralleli, reti neurali alla base dell'Intelligenza Artificiale, combinazioni di atomi all'origine di nuovi materiali, fino ai movimenti delle valanghe e delle dune di sabbia: per la prima volta si possono misurare tutti i possibili stati di questi sistemi imprevedibili e disordinati. Lo permette il metodo messo a punto nell'università britannica di Cambridge e pubblicato sulla rivista Physical Review E, di cui l'italiano Stefano Martiniani, 26 anni e di origini abruzzesi, è l'autore principale.

Si risolve così un rompicapo che ha impegnato per ben 25 anni fisici di tutto il mondo. "Finora mancava la misura diretta e in 3D della quantità di disordine presente all'interno di un materiale granulare", ha detto Martiniani.

L'esempio più elementare è quello delle arance buttate a caso in una cassetta: possono essere considerate un esempio di quello che fisici, chimici e matematici definiscono "materiale granulare". Le arance possono essere cioè considerate un materiale granulare di grandi dimensioni, ma il loro comportamento non cambia molto rispetto a quello di un insieme di granelli di sabbia o neve.

Riuscire a prevedere come si comportano e si evolvono nel tempo i materiali granulari, come quelli che costituiscono le valanghe o le dune, è la scommessa lanciata 25 anni fa dal fisico britannico Samuel Edwards. "Una scommessa che ha senso - ha osservato Martiniani - se consideriamo che, dopo l'acqua, i materiali granulari sono i più manipolati nell'industria". Basti pensare al cemento o alle polveri lavorate negli impianti chimici. Il problema è che la loro complessità è tale che descrivere tutte le possibili strutture disordinate di sistemi come 128 sfere (o arance) avrebbe richiesto un computer più grande dell'universo.

Un'idea innovativa e due anni di lavoro hanno ridotto i tempi di calcolo a sei mesi su un supercomputer e hanno permesso di ottenere un risultato. Immaginando tutte le possibili configurazioni come uno spazio matematico fatto di valli racchiuse tra colline, i ricercatori hanno calcolato la dimensione media di una valle.

Assumendo che in ognuno di questi spazi possono essere 'gettate' in modo disordinato 128 sfere, i modi per organizzarle superano il numero di 10 elevato a 250, ossia sono più numerosi degli atomi presenti nell'universo osservabile, il cui numero è stimato in 10 elevato a 80.

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