solitóne

solitóne In fisica, termine usato per indicare entità localizzate, presenti in soluzioni numeriche dell'equazione di Korteweg e de Vries, aventi la notevole proprietà di sopravvivere a reciproche collisioni e attraversamenti, nonostante il carattere non lineare di tale equazione di evoluzione. Si è successivamente riconosciuto che questo fenomeno ha caratteristiche alquanto generali e si manifesta in un più ampio contesto sia teorico, sia applicativo. Spesso il termine è però utilizzato, più genericamente, per indicare ogni componente di una grandezza fisica continua (densità, campo) che presenti caratteristiche di localizzazione spaziale; termini più appropriati per indicare tale generica fenomenologia sono onda solitaria o solitrone.

Equazione differenziale non lineare di Korteweg e de Vries

Alla fine del 19° sec. D. Korteweg e G. de Vries scrissero una equazione differenziale non lineare per rappresentare il moto di un fluido in un canale, che in opportune unità adimensionali ha la forma: u_t (x, t)+ u_xxx (x, t)−6u_x(x, t)u(x, t)=0, dove u(x, t) indica, al tempo t, l'ordinata del pelo del fluido nel punto x, misurata in un sistema di riferimento diretto verso il basso (in moto rettilineo uniforme, con opportuna velocità, lungo l'asse delle x). Tale equazione ammette una soluzione corrispondente alla propagazione di onde localizzate.

Metodi di analisi

I s. sono osservati in tutti i campi in cui trova applicazione l'equazione di Korteweg e de Vries: nell'idrodinamica, nell'ottica non lineare, nella fisica dei plasmi. Si sono applicati metodi di analisi propri dei s. anche nello studio delle particelle elementari. Esempio di s. è l'onda di maremoto che si propaga per decine di migliaia di chilometri attraversando gli oceani senza perdere apprezzabilmente energia. L'energia viene così dissipata sulle coste con un fronte di minima ampiezza. I s. oceanici generati dalle grandi eruzioni vulcaniche marine percorrono anche tre peripli terrestri.

Trasmissione ottica per solitone

Nelle telecomunicazioni su fibra ottica, particolare modo di propagazione in cui si mantiene inalterata la forma degli impulsi ottici, sia nel dominio del tempo sia in quello della frequenza. Tale modo di propagazione si ottiene in presenza di effetti lineari e non lineari (effetto Kerr) di dispersione cromatica, sotto particolari condizioni di compensazione. La trasmissione ottica per s. presenta, in prospettiva, notevoli vantaggi applicativi (per collegamenti a grande distanza e a grande capacità di canale) rispetto ai sistemi tradizionali.