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Nonlinearity management of atomic and optical systems

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Domare le onde non lineari

Onde localizzate e di ampiezza elevata descrivono le dinamiche di un'ampia gamma di mezzi presenti nei condensati di Bose-Einstein, tra cui l'acqua e le nuvole. Scienziati finanziati dall'UE hanno analizzato le possibilità di una gestione non lineare di tali risorse in situazioni di utilizzo concrete.

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Gran parte dei sistemi naturali presenta caratteristiche non lineari ed è modellata da sistemi non lineari di equazioni. La differenza di fondo tra sistemi lineari e non lineari consiste nel fatto che i primi soddisfano un semplice principio di sovrapposizione che consente di scomporre la soluzione dei sistemi lineari in vari pezzi risolvibili in modo indipendente. Nonostante le difficoltà causate dall'assenza del principio di sovrapposizione, il gruppo di lavoro del progetto NOMATOS ("Nonlinearity management of atomic and optical systems") ha compiuto enormi progressi sul piano della risoluzione di sistemi non lineari. Le ricerche sono state incentrate inizialmente sugli effetti non lineari nelle guide d'onda che, come suggerisce il nome stesso, "guidano" le informazioni sotto forma di onde elettromagnetiche tra due punti di una rete di telecomunicazione. I ricercatori impegnati sul fronte del progetto NOMATOS hanno rivolto l'attenzione alle onde di materia dei condensati di Bose-Einstein che rappresentano la forma più "classica" di onde di materia, come accade nel caso dei laser ottici che emettono la forma più classica di onde elettromagnetiche. La provenienza "quantistica" di questi corpuscoli impedisce agli scienziati di attingere dal vocabolario comune per elaborarne una definizione. Le onde di materia sono difatti costituite da oggetti il cui comportamento è simile sia alle particelle sia alle onde: un dualismo insolito descritto dalle equazioni di Schrödinger. I ricercatori del progetto NOMATOS hanno ideato un sistema di equazioni di Schrödinger non lineari, ovvero un modello che si presta a essere realizzato in un condensato di Bose-Einstein, identificando inoltre regioni di stabilità per solitoni simmetrici discreti. Gli scienziati sono stati in grado di dimostrare l'esistenza di vari tipi di onde che viaggiano in solitario e che rappresentano soluzioni delle equazioni non lineari di Schrödinger. Tali oggetti si presentano sotto forma di catene di solitoni con tratti estremamente differenziati (da uniformi a molto frammentati). Fondamentalmente, nell'ambito del progetto NOMATOS, è stato scoperto che la dissipazione localizzata dell'energia delle onde si trasforma in un efficace strumento di gestione delle onde di solitoni. I risultati dell'iniziativa, pubblicati su riviste scientifiche dal profilo internazionale, hanno spianato la strada a nuove linee di ricerca nel settore della fisica non lineare. Questi lavori di collaborazione rappresentano altresì un'evidente testimonianza dei forti legami instaurati con i membri della comunità scientifica internazionale.

Parole chiave

Onde, condensati di Bose-Einstein, sistemi non lineari, guide d'onda, telecomunicazione, reti, onde di materia, elettromagnetico, solitoni, equazioni di Schrödinger

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