La luce si è fermata
a cura di Mario Bruschi, Dipartimento di Fisica Università “La Sapienza”
La luce viaggia nel vuoto ad una velocità spaventosamente alta: 300.000 chilometri al secondo. Secondo la teoria della Relatività la velocità della luce è la più alta raggiungibile – e mai esattamente – nel nostro mondo (è vero, la teoria non vieta l’esistenza di ipotetiche particelle, i tachioni, che vivrebbero al di là del muro della luce: tuttavia i tachioni non sono stati ancora trovati).
Epperò la velocità della luce può essere diminuita costringendo la luce stessa ad attraversare dei mezzi materiali: la velocità sarà tanto più bassa quanto più alto è l’indice di rifrazione del materiale. Recentemente, usando un particolare materiale detto condensato di Bose-Einstein, si era riusciti a rallentare la luce da 300.000 chilometri a pochi metri al secondo (vedi La luce lenta in questa rubrica). Ora per la prima volta e in due diversi laboratori i fisici sono riusciti a “fermare” la luce. Fermare ovviamente qui non vuol dire distruggere, altrimenti sarebbe facilissimo: ogni materiale che assorbe la luce la ferma… basta un cartoncino nero. Fermare vuol dire essenzialmente immagazzinare. Cioè: arriva un segnale luminoso (tecnicamente un pacchetto d’onda elettromagnetico), il segnale viene intercettato, immagazzinato, e in seguito può essere rilasciato (rimesso in moto) a comando senza alcuna perdita della eventuale informazione in esso contenuta. Ovviamente questo potrà divenire importantissimo nella prossima generazione di computers (quantistici). Infatti la luce è particolarmente “buona” come mezzo di trasmissione dell’informazione (basti pensare alle fibre ottiche ma anche alle normali trasmissioni radio, dato che in fondo le onde radio non son altro che cugine povere – meno energetiche – della luce stessa). I vantaggi sono nella alta velocità di trasmissione (la più alta possibile in effetti, a meno che non esistano i tachioni) ed anche nella densità della informazione che può essere codificata in un pacchetto d’onda luminoso. Il principale svantaggio era finora nella non disponibilità di efficaci “memorie” per la luce (chi usa un computer conosce bene l’importanza della “memoria”). Ed è proprio questo ostacolo che potrà essere presto superato quando i risultati di questi esperimenti troveranno applicazione pratica.
Ma come è stata “fermata” la luce?
Un gruppo di fisici, lavorando nei laboratori del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics sotto la guida di Ron Walsworth (617-495-7274) e Mikhail Lukin (617-496-7611), hanno inviato un impulso luminoso in un gas fatto di vapori di Rubidio, rallentandone la velocità fino a zero e immagazzinandone l’informazione sotto forma di onda atomica di spin. Hanno creato cioè una eccitazione collettiva degli atomi di Rubidio che può sopravvivere a lungo conservando l’informazione dell’originale raggio di luce. In seguito, diseccitando opportunamente il gas di Rubidio, si ricrea un raggio di luce identico a quello originale e si recupera quindi tutta l’informazione in esso contenuta.
Ma vediamo schematicamente le fasi del processo con l’aiuto della figura sottostante:
In (c) il segnale luminoso è entrato completamente nella cella (molto compresso e rallentato) ma vive in “simbiosi” con l’onda di spin generatasi (formando così i polaritoni). A questo punto il raggio laser di controllo viene attenuato.
Questo fa sì che sempre più atomi cercano di dividersi i sempre meno numerosi fotoni.
