Figura 1. Probabilità di sincronizzazione di catene di condensati di varia lunghezza, determinata risolvendo l'Eq. (3) con α=1. Ogni probabilità è stimata da 100 realizzazioni di disordine, ciascuna simulata fino a un tempo tσ=1.8×104. Le curve sono adattamenti alla distribuzione di Gumbel. 

I fisici del Trinity hanno svelato il segreto che spiega come grandi gruppi di "oscillatori" individuali - dalle lucciole lampeggianti alle folle esultanti, e dal ticchettio degli orologi al ticchettio dei metronomi - tendono a sincronizzarsi quando sono in compagnia gli uni degli altri.

Il loro lavoro, appena pubblicato sulla rivista Physical Review Research, fornisce una base matematica per un fenomeno che ha lasciato perplessi milioni di persone - le loro equazioni appena sviluppate aiutano a spiegare come la casualità individuale vista nel mondo naturale e nei sistemi elettrici e informatici può dare origine alla sincronizzazione.

Sappiamo da tempo che quando un orologio gira leggermente più veloce di un altro, collegarli fisicamente può farli ticchettare nel tempo. Ma far sincronizzare un grande gruppo di orologi in questo modo si pensava fosse molto più difficile - o addirittura impossibile, se ce ne sono troppi.

Il lavoro dei ricercatori del Trinity, tuttavia, spiega che la sincronizzazione può avvenire, anche in gruppi molto grandi di orologi.

Il dottor Paul Eastham, professore associato Naughton di fisica al Trinity, ha dichiarato:

"Le equazioni che abbiamo sviluppato descrivono un assemblaggio di dispositivi simili al laser - che agiscono come i nostri 'orologi oscillanti' - ed essenzialmente svelano il segreto della sincronizzazione. Queste stesse equazioni descrivono molti altri tipi di oscillatori, tuttavia, mostrando che la sincronizzazione è più facilmente raggiungibile in molti sistemi di quanto si pensasse in precedenza.

"Molte cose che mostrano un comportamento ripetitivo possono essere considerate orologi, dalle lucciole lampeggianti e le folle che applaudono ai circuiti elettrici, ai metronomi e ai laser. Indipendentemente oscilleranno a tassi leggermente diversi, ma quando sono formati in un gruppo le loro influenze reciproche possono superare questa variazione".

Questa nuova scoperta ha una serie di potenziali applicazioni, tra cui lo sviluppo di nuovi tipi di tecnologia informatica che utilizza i segnali luminosi per elaborare le informazioni.

Ulteriori informazioni: John P. Moroney et al, Synchronization in disordered oscillator lattices: Nonequilibrium phase transition for driven-dissipative bosons, Physical Review Research (2021). DOI: 10.1103/PhysRevResearch.3.043092

Fonte: phys.org