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Acceleratori di particelle e problemi di ottimizzazione: i nuovi dottorandi.

di Samuele Ranieri

Dopo il primo incontro, svoltosi il 26 novembre scorso, sono proseguite, nella serata del 15 dicembre 2025, le presentazioni dei dottorandi stranieri ospiti del Collegio “Lamaro Pozzani”: un’occasione di confronto e approfondimento sui più diversi e affascinanti settori disciplinari. Bilanciando rigore tecnico e chiarezza espositiva, i dottorandi, con passione ed entusiasmo, hanno saputo coinvolgere l’uditorio illustrando i contenuti dei loro progetti di ricerca, utilizzando un linguaggio preciso ma fruibile a tutti e rendendosi disponibili a rispondere alle domande e alle curiosità della platea.

Il primo ad esporre il proprio progetto è stato Carlos Fernando Buitrago Cardenas, colombiano, dottorando di ricerca in Fisica presso l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza” e tirocinante presso l’Istituto Nazionale di Fisca Nucleare (INFN) di Frascati: oggetto della sua ricerca sono gli acceleratori di particelle, definiti come “macchine che sfruttano i campi elettromagnetici per aumentare l’energia di particelle cariche e controllarne il movimento”. All’inizio della sua presentazione, Carlos ha posto l’attenzione sui diversi campi di utilizzo degli acceleratori, mostrando che la ricerca non è fine a sé stessa, ma orientata a migliorare la vita degli uomini. Questi, infatti, trovano applicazione anche in ambito medico: nella radioterapia come macchine che producono raggi ad alta energia per colpire e distruggere cellule tumorali e nella produzione di radioisotopi, necessari per esami diagnostici come la PET.

Particolarmente affascinante è stata, inoltre, la descrizione della funzione degli acceleratori come microscopi: accelerando particelle a energie altissime e facendole collidere o interagire con materiali, essi permettono di indagare la struttura di atomi, molecole e materiali con una precisione incredibile. Gli acceleratori, ancora, vengono impiegati in ambito industriale, in particolare negli impianti ionici per la produzione di microchip, e per la sicurezza, operando scansioni a raggi X per i container merci. Infine, Carlos ha mostrato un utilizzo curioso: nel basamento del Museo del Louvre di Parigi è situato un grande acceleratore di particelle, l’Accélérateur Grand Louvre d’analyse élémentaire (AGLAE), espressamente e interamente dedicato all’analisi chimico-fisica di campioni di interesse culturale, artistico e museale.

A seguire, la presentazione di Qi Wang, dottoranda cinese che ha deciso di iscriversi al corso di ricerca in Management systems engineering presso l’Università degli Studi “Roma Tre”, inseguendo un obiettivo preciso: “Mi piacerebbe insegnare, mi piace lavorare nel mondo accademico”. Al centro della sua ricerca, il Vehicle Routing Problem (VRP), un problema di ottimizzazione combinatoria che si fonda sulla domanda: “Qual è l’insieme ottimale di percorsi che una flotta di veicoli deve attraversare per consegnare a un dato insieme di clienti?”

Nel piano proposto, un centro di distribuzione che rifornisce nove clienti deve rispettare alcuni vincoli, soprattutto il vincolo di capacità (ogni veicolo può trasportare una quantità massima di merce) e il vincolo orario (la consegna deve avvenire in una precisa fascia oraria). Qualsiasi soluzione che non rispetti anche uno solo di questi vincoli è detta infeasible solution, poiché è concretamente non praticabile, mentre quelle che rispettano tutti i vincoli sono, al contrario, feasible. Tuttavia, l’obiettivo centrale del problema è trovare, tra le soluzioni feasible, quella con il costo complessivo minimo: per farlo, ci si avvale di un complesso algoritmo, denominato Adaptive Large Neighborhood Search (ALNS). Al termine dell’esposizione, Qi ha sottolineato come la ricerca sia uno strumento che, partendo dalla realtà e dalla complessità dei fenomeni, si propone di astrarli per trovarne la soluzione ottimale, restando sempre attenta alle nuove sfide poste dal costante progresso tecnologico e, oggi in particolare, dall’intelligenza artificiale.

Nonostante le differenze tra gli argomenti oggetto della ricerca dei nuovi dottorandi, gli studenti del Collegio hanno potuto individuare un filo conduttore tra le presentazioni di Carlos e Qi: un appassionato impegno per una ricerca a servizio dell’uomo.