CRONACA – Su Nature, il fisico Stefano Zapperi, del CNR-IENI a Milano, e sei colleghi di varie discipline e paesi pubblicano una ricerca per metà sperimentale e per metà matematico-teorica, che rivela un legame inaspettato tra forze lente e veloci catastrofi, intese in senso topologico.
A scanso di equivoci, anche il titolo è in due parti:
Eventi quasi periodici nella plasticità dei cristalli e l’oscillatore di valanghe auto-organizzate
Gli eventi sono stati provocati, osservati e misurati in laboratorio comprimendo piano piano micro-cristalli di nichel. Normalmente le tensioni interne di un sistema che può essere “fisico, sociale o virtuale”, sono alleviate di botto con valanghe che compaiono a destra e manca, grandi o piccole. Senza rapporto apparente con il tasso la velocità di rilassamento delle tensioni.
(Semplificando molto, il termine “valanga” o criticità auto-organizzata si usa per fenomeni dinamici in tanti ambiti diversi – in un mucchio d sabbia, nell’evoluzione dei procarioti o in interi ecosistemi – in uno stato precario, lontano dall’equilibrio. Spesso i mutamenti sono espressi con leggi di potenza come quella di Gutenberg-Richter usata per calcolare la frequenza dei terremoti in funzione della magnitudo, entro un dato periodo in una data area.)
L’ipotesi dei sette ricercatori era che fra un botto e l’altro, mentre tutto pare tranquillo, forze presenti anch’esse ma lente ad accumularsi influiscono sulle proprietà e quindi sul comportamento delle valanghe. E si sono chiesti se ci fosse un nesso tra lo scompiglio dei cristalli o della crosta terrestre che si può descrivere con buona approssimazione statistica, ma non prevedere, e il tasso di rilassamento delle forze lente e poco appariscenti.
Dalle reazioni dei cristalli sottoposti a un crescendo di maltrattamenti, la risposta è sì. Nella calma intermittente fra una compressione e una peggiore, a ricorrenza quasi ciclica quei rilassamenti finora sottovalutati interagiscono effettivamente con quelli interni bruschi e cambiano tempi e forme delle valanghe. Un nesso c’è: il tasso di deformazione della struttura interna e quello di rilassamento delle forze esterne sono “comparabili”.
Un microcristallo sembrerà un modello troppo semplice perché si possa dedurne il comportamento di neuroni cerebrali, di un social network come FaceBook o della faglia di Sant’Andrea, la grande madre dei terremoti californiani disegnata sopra alcuni dei cristalli sulla copertina di Nature. Invece fra deformazione, calore, stress e rispettivi tempi e modi di propagazione/dispersione, perfino un cristallo ha comportamenti complicati e inaspettati.
Siccome la scala non conta e le stesse forze agiscono nelle zone sismiche, il nesso vale anche per i terremoti. Stefano Zapperi e suoi co-autori concludono:
La nostra teoria generale suggerisce che ogni qualvolta le valanghe competono con altri lenti processi coesistenti per minimizzare la tensione interna locale, la dinamica farà emergere l’oscillatore di valanghe auto-organizzate.
La teoria non suggerisce come prevedere i terremoti, ovviamente, ma indica le osservazioni da fare e delle quali tenere conto per rianalizzare i dati raccolti fin qui, ricalcolare i modelli d simulazione e renderli più realistici.
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