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Covid-19: in presenza di misure di contenimento la velocità della pandemia segue la legge di crescita osservata in materiali quantistici complessi

19/03/2020

Figura 1. a) Numero dei casi di contagio presenti in un giorno del 2020 in Cina (blu), Corea del Sud (arancione) Italia (verde). t0 indica il giorno in cui il sistema transisce dal regime
Figura 1. a) Numero dei casi di contagio presenti in un giorno del 2020 in Cina (blu), Corea del Sud (arancione) Italia (verde). t0 indica il giorno in cui il sistema transisce dal regime "sotto soglia" al regime esponenziale della pandemia. Le tre curve

Secondo un gruppo di ricercatori esperti in trattamento di “big data” di diffrazione e spettroscopia di materiali quantistici complessi dell’Istituto di cristallografia (Ic) del Cnr in collaborazione con l’Istituto nazionale di fisica nucleare, il Centro RICMASS della Superstripes-onlus e l’Unità di fisica della Scuola di farmacia dell’Università di Camerino, la legge di crescita del contagio mostra come le misure di contenimento mutano la crescita esponenziale rendendola del tipo di crescita "arrestata" o "frustrata", già osservata nei sistemi e materiali quantistici: ciò dimostra, pertanto, l'efficacia delle misure adottate.

La legge di crescita in questi ultimi 25 giorni di contenimento in Italia è stata paragonata alla crescita del contagio in Cina e in Corea del Sud. La dinamica del contagio nei tre paesi mostra l’universalità delle leggi di crescita. In un primo periodo di tempo, t<t0, detto “sotto soglia”, si osservano eventi sparsi e una crescita irregolare con un numero limitato di contagi come sta avvenendo in questi giorni in molte parti di Italia al centro-sud.

Per tempi succesivi a t0, il sistema transisce dal regime “sotto soglia” al regime di pandemia non controllata caratterizzato da una crescita esponenziale. Nella terza fase le curve di crescita in Figura (a) mostrano un andamento tipico di una crescita "arrestata" o "frustrata" [1] a causa delle misure di contenimento messe in atto. In Figura (b) si mostra l’evoluzione del tempo di raddoppiamento Td nei tre paesi, in funzione del tempo. I risultati mostrano scalini dovuti alla presenza di diversi centri di nucleazione. Il fattore ‘s’ dà una misura dell’efficacia rispetto al tempo delle misure di contenimento. Valori minori per tale parametro corrispondono a tempo più brevi per raggiungere l’arresto della crescita pandemica.

Troviamo s=4 per la Corea del Sud, s=6.4 per la Cina e s>13 per l’Italia. Questi risultati mostrano che la strategia della Corea raggiunge l’obiettivo nel tempo più breve per cui i ricercatori propongono di estendere di implementare la strategia italiana con le altre misure usate in Corea come il tracciamento spaziale dei casi asintomatici e l’estensione massiccia dei test di positività.

Il processo di crescita non segue la legge standard di Kolmogorov, ma la regola di Ostwald dove nel volgere del tempo una fase si trasforma in un’altra fase metastabile con energia libera simile, osservata in certi processi di cristallizzazione di proteine e ossidi [1,2].

  1. Antonio Bianconi, Augusto Marcelli, Gaetano Campi,, Andrea Perali “Sul Controllo della Crescita della Diffusione della Pandemia Covid-19: Misura del successo delle misure di contenimento in Italia” Preprint: http://www.ricmass.eu/  15 Marzo 2020
  2. Poccia, N., Fratini, M., Ricci, A., Campi, G., Barba, L., Vittorini-Orgeas, A., ... & Bianconi, A. Evolution and control of oxygen order in a cuprate superconductor. Nature materials, 10(10), 733-736 (2011).

Per informazioni:
Gaetano Campi
Cnr - Istituto di cristallografia
Via Val D'Ossola 110
gaetano.campi@ic.cnr.it
Antonio Bianconi, Istituto di cristallografia (Cnr-Ic), email: antonio.bianconi@ricmass.eu
Augusto Marcelli, Istituto di struttura della Materia (Cnr-Ism) e Elettra-Sincrotrone Trieste, email: Augusto.Marcelli@lnf.infn.it

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