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Oasi di ordine nel caos del problema dei tre corpi

By Paola Belli
Published 11 Ottobre 2024
5 Min Read
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Oasi di ordine nel caos del problema dei tre corpi

Alessandro Trani, un astrofisico di origini italiane, ha ‍intrapreso un viaggio accademico e⁢ professionale che lo ha⁤ portato a esplorare le profondità dell’universo e a contribuire significativamente⁢ alla comprensione di uno dei problemi più complessi della fisica: il problema dei ‍tre corpi. Nato a Bergamo⁤ nel 1989 da genitori ‍salernitani, ‍Trani ha completato i suoi‍ studi universitari a Milano, presso‌ l’Università Bicocca,​ e ha conseguito un dottorato⁢ in ‍astrofisica alla Sissa di ⁢Trieste. La sua‍ carriera lo ha poi⁣ portato in Giappone, ​dove​ ha lavorato per cinque anni tra Tokyo e⁤ Okinawa,​ prima​ di⁤ trasferirsi ⁣in Danimarca, al ⁣Niels Bohr ‌Institute,‌ come Marie-Curie fellow. Oltre alla sua passione per l’astrofisica, Trani coltiva ⁣un interesse per la musica, ⁤suonando‍ la batteria, e per la⁢ botanica, dedicandosi alla coltivazione di piante tropicali.

Il problema dei tre corpi ‍è ​uno dei dilemmi più noti e complessi della fisica, ⁢reso ancora più popolare dalla serie televisiva cinese “Sān tǐ” e dalla sua controparte su Netflix, ispirate al⁤ romanzo di fantascienza di Liu Cixin.‍ Questo problema riguarda la difficoltà di prevedere i movimenti di tre corpi ‌celesti che si influenzano gravitazionalmente a vicenda. Nonostante la sua complessità, recenti studi guidati da Alessandro Trani‌ hanno permesso ⁤di fare un‌ passo ⁣avanti nella ‍comprensione⁤ di questo enigma, ⁢individuando ‍traiettorie regolari che riducono la ⁢caoticità del sistema.

Lo studio di Trani si basa su un approccio numerico,​ utilizzando un codice chiamato Tsunami,⁣ sviluppato dallo stesso Trani durante​ il suo periodo all’Università ​di ⁤Tokyo.‌ Questo codice ha permesso di simulare milioni di interazioni tra ⁤tre corpi con masse comparabili. A differenza del nostro Sistema Solare, dove la presenza ⁣di ⁣corpi massicci‌ come il Sole e Giove ⁣rende il sistema relativamente prevedibile,‌ nel problema ⁤dei tre corpi ‌con masse simili non esiste una ‍soluzione semplice. Tuttavia, le simulazioni di⁢ Trani hanno ⁣rivelato che, anche in⁣ assenza di soluzioni definitive, emergono alcune regolarità.

Secondo Trani, quando ⁤tre oggetti celesti si incontrano, la loro interazione evolve in modo caotico. Tuttavia, ⁣le simulazioni hanno dimostrato che esistono “isole ⁢di regolarità” che dipendono dalla posizione iniziale, ‍dalla velocità e dall’angolo⁣ di avvicinamento dei corpi.‌ Queste‌ isole rappresentano intervalli in cui il sistema si comporta in modo‌ prevedibile, offrendo una⁢ nuova prospettiva sulla comprensione del problema.

Le simulazioni condotte con Tsunami hanno coinvolto tre corpi ⁣con masse​ pari a 15, ​17.5 e⁤ 12.5 volte la massa del Sole. ‌I primi ‍due formano un sistema binario, mentre il terzo corpo si avvicina da una distanza di 100 unità astronomiche. Variando la fase‍ del sistema binario e l’angolo di avvicinamento del ‌terzo corpo, le⁣ simulazioni hanno prodotto ‍una vasta gamma di risultati.

Uno degli ⁢esiti ​delle⁤ simulazioni mostra come ​l’ingresso di un‌ terzo corpo possa rendere ⁢il sistema ⁣caotico, portando all’espulsione di uno dei corpi dopo circa 120 anni⁤ di interazioni. Questo è solo uno dei molti possibili risultati, e l’analisi dei dati ha ‌rivelato che⁤ i punti ‌colorati che rappresentano gli esiti non sono distribuiti in⁤ modo ⁣completamente casuale. Al contrario, emergono ‌forme definite, ⁤le cosiddette “isole di ⁢regolarità”, che ⁢indicano un comportamento ‌prevedibile del sistema.

Il ​lavoro ⁣di Trani rappresenta un passo avanti ⁣nella ‍comprensione del problema dei tre corpi, ma introduce anche ⁢nuove sfide. La presenza di regolarità nel⁢ caos​ rende i calcoli​ più complessi, richiedendo un’integrazione tra metodi statistici e calcoli numerici.‌ Questo⁤ approccio potrebbe portare a una comprensione​ più profonda delle⁣ onde gravitazionali, in ⁣particolare quelle generate da ⁣interazioni tra tre buchi neri.

Il lavoro di Alessandro ​Trani e dei suoi‌ colleghi offre nuove speranze per‍ risolvere uno dei⁣ problemi più affascinanti della fisica. Sebbene il caos rimanga una componente fondamentale del problema dei tre corpi, le “isole di regolarità” ​scoperte nelle simulazioni​ aprono la strada a nuove possibilità di⁣ comprensione e previsione‍ dei movimenti celesti.

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