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14 agosto 2012

Fisica: trovata la “forma” della luce

Secondo una ricerca anche la luce, come l’acqua, assumerebbe la forma del corpo che la contiene.

Un team di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle ricerche di Sesto Fiorentino (Ino- Cnr), guidato da Marco Bellini e da Alessandro Zavatta, è riuscito nella mirabolante impresa di misurazione della forma spaziale e temporale della luce.

Utilizzando principi ottico-quantistici e principi dell’ottica ultraveloce, i ricercatori hanno studiato e analizzato le forme di alcuni stati quantistici luminosi di durata minima (poche decine di femtosecondi).

“[Abbiamo scoperto che] un singolo fotone, che corrisponde al riempimento del ‘contenitore’ con un solo quanto di eccitazione, può assumere infinite forme diverse a seconda del modo che occupa” – ha spiegato Bellini in una nota apparsa su numerose testate-  e la maggior parte delle possibili applicazioni delle proprietà quantistiche della luce a nuove tecnologie quali comunicazione, computazione o metrologia quantistica dipende dalla perfetta conoscenza di tale forma”.

Conoscere tale peculiarità della luce può dunque risultare utile per la ricerca e la manipolazione dei suoi stati quantistici, ha poi specificato il responsabile del Cnr“Il nostro team di ricerca ha mostrato come copiare fedelmente il modo temporale di un fotone ultracorto su quello di un impulso luminoso classico, così da poterlo misurare in dettaglio con tecniche standard. Per farlo, abbiamo utilizzato un algoritmogenetico, cioè una procedura sperimentale che fa ‘evolvere’ per mutazioni e riproduzioni un gruppo casuale, affinché si adatti alle condizioni ambientali attraverso generazioni successive”.

Ma la scoperta non finisce qui, perché il team che ha portato avanti la ricerca ha mostrato, dopo aver rintracciato le strutture temporali dei fotoni, quale sia il metodo adeguato per fare in modo che possano crearsi schemi di codifica d’informazione quantistica.

Bellini ha così spiegato il secondo e forse più importante risvolto della scoperta: “La tecnica consente di misurare il singolo fotone anche quando assume simultaneamente più forme distinte. Se si assegnano alle varie forme assumibili dal fotone le diverse lettere dell’alfabeto, saremo poi in grado di leggere non soltanto tali lettere, ma anche tutte le loro sovrapposizioni quantistiche. La possibilità di utilizzare un alfabeto composto da molte lettere e dalle loro sovrapposizioni coerenti, per la comunicazione quantistica, offrirebbe enormi vantaggi rispetto agli schemi standard di codifica basati su ‘qubit’, cioè su un ‘alfabeto’ con due soli possibili stati di polarizzazione della luce.”

In tal modo non solo potrà comprendersi meglio e più approfonditamente il comportamento quantistico della luce, ma potrà realizzarsi una vera e propria tecnologia quantistica utile ed efficiente.

La ricerca verrà presto pubblicata sulla Physical Review Letters, ma ormai la forma, così come moltissimi aspetti della luce, è stata scovata. Resta da svelare il mistero della sua velocità ma per quello, lasciano intuire i sorrisi degli studiosi, c’è tempo.

Fonte immagine: www.tecnologiaericerca.com

 

 

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