solitrone

solitrone In fisica, termine usato per indicare qualunque soluzione (detta anche onda solitaria) di un’equazione non lineare alle derivate parziali di evoluzione che abbia la caratteristica di mantenersi localizzata e di comportarsi in sostanza come una particella. Un tipo particolare di s. è costituito dai solitoni, 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.

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: ut(x, t)+uxxx(x, t)−6ux(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. I solitoni 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. Un esempio di solitone è l’onda di maremoto che si propaga per decine di migliaia di kilometri attraversando gli oceani senza perdere apprezzabilmente energia. L’energia viene così dissipata sulle coste con un fronte di minima ampiezza. Solitone ottico 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 solitoni presenta, in prospettiva, notevoli vantaggi applicativi (per collegamenti a grande distanza e a grande capacità di canale) rispetto ai sistemi tradizionali.