Ricerca, dalla teoria di Parisi la memoria della complessità

Importanti novità arrivano dal fronte della ricerca. Come evidenzia uno studio pubblicato sulla rivista Nature Physics, i sistemi complessi – ovvero un insieme di elementi variabili e fortemente interconnessi anche nella loro evoluzione temporale – non solo possono ‘dimenticare’ le diverse tappe percorse durante l’evoluzione – cosa che permette loro di ringiovanire -, ma anche recuperare l’esperienza perduta ricordando il cammino precedentemente percorso. Questa scoperta inaugura una nuova finestra sulla complessità già aperta dalla teoria di Giorgio Parisi, valsagli il Nobel per la Fisica 2021. La scoperta è frutto di una  collaborazione italo-spagnola che ha visto la partecipazione del gruppo del dipartimento di Fisica dell’Università Sapienza di Roma composto da Parisi, Enzo Marinari, Federico Ricci Tersenghi e Ilaria Paga, dell’istituto di Nanotecnologia del Consiglio Nazionale delle Ricerche. E, per la Spagna, la partecipazione delle università Complutense di Madrid, di Extremadura e di Saragozza.

La ricerca in breve

“Grazie a questa ricerca si stanno aprendo molte finestre. Per esempio, siamo in grado di capire i principi sui quali si organizzano i sistemi biologici, o ancora di capire meglio i sistemi vetrosi e modellarne le capacità“, ha spiegato all’Ansa Marinari. Altro elemento fondamentale della ricerca è Janus, un supercomputer che è stato realizzato da Parisi e gran parte degli autori. In questo caso le osservazioni hanno interessato i vetri di spin, ovvero uno dei complessi stati della materia dove la legge di Parisi è riuscita a trovare un ordine.

“Sono sistemi nei quali sappiamo che esiste un ordine molto complesso, ma ignoravano quale fosse. Gli esperimenti fatti 25 anni fa indicano che nei vetri di spin accadono cose strane, che non si riusciva a analizzare nemmeno con la teoria di Parisi. Con l’aiuto di Janus, e con grandissime simulazioni numeriche, dopo 25 anni siamo riusciti a far emergere questi comportamenti”, ha dichiarato Marinari.

Conclusioni

Il puzzle dei vetri di spin che ha sfidato i fisici negli ultimi 25 anni è la proprietà di questo particolare stato della materia, a determinate temperature, di evolversi molto lentamente e di invecchiare. Se la temperatura, tuttavia, si abbassa ulteriormente, il sistema può ringiovanire senza dimenticare la sua vera età. “Questi materiali sembrano normali, ma hanno qualità nascoste: sembrano stabili, ma si evolvono in maniera segreta e questa evoluzione li porta a invecchiare, ma poi l’invecchiamento scompare e avviene un ringiovanimento“, ha continuato Marinari.

In parole semplici, quando il sistema ringiovanisce dimentica e, diversamente, quando invecchia impara. Tuttavia, quando si ristabiliscono le condizioni precedenti, torna a ricordare e a invecchiare. Grazie a Janus, capace di compiere 8 milioni di miliardi di operazioni al secondo, è stato possibile eseguire diverse simulazioni numeriche. Queste sono state confrontate con alcune osservazioni sperimentali eseguite in Texas. Qui, “si è vista una corrispondenza fra i dati del mondo virtuale della simulazione e quelli reali”, ha concluso Marinari.