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: Un Enigma Astrofisico
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.
Un Approccio Numerico Innovativo
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.
Isole di Regolarità nel Caos
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.
Simulazioni e Risultati
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.
Un Mare di Possibilità
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.
Implicazioni Future
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.
