I fisici hanno rotto la velocità della luce con impulsi all’interno del plasma caldo

Navigando nelle lisce acque del vuoto, un fotone di luce si muove a circa 300mila chilometri (186mila miglia) al secondo. Questo pone un limite fermo alla velocità con cui un sussurro di informazioni può viaggiare ovunque nell’Universo:

Anche se è improbabile che questa legge venga mai infranta, ci sono caratteristiche della luce che non giocano secondo le stesse regole. Manipolarli non accelererà la nostra capacità di viaggiare verso le stelle, ma potrebbero aiutarci a spianare la strada a una classe completamente nuova di tecnologia laser. I fisici hanno giocato duro e velocemente con il limite di velocità degli impulsi luminosi per un pò, accelerandoli e persino rallentandoli fino a un punto morto virtuale usando vari materiali come gas atomici freddi, cristalli rifrattivi e fibre ottiche. Questa volta, i ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory in California e dell’Università di Rochester a New York lo hanno gestito all’interno di sciami caldi di particelle cariche, regolando la velocità delle onde luminose all’interno del plasma a qualsiasi punto da circa un decimo del normale vuoto della luce. velocità a oltre il 30 percento più veloce. Questo è sia più – e meno – impressionante di quanto sembri. Per spezzare il cuore di coloro che sperano che ci faccia volare a Proxima Centauri e tornare indietro in tempo per il tè, questo viaggio superluminale rientra nelle leggi della fisica. Scusate.

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La velocità di un fotone è bloccata dalla trama di campi elettrici e magnetici denominati elettromagnetismo. Non c’è modo di aggirarlo, ma anche gli impulsi dei fotoni all’interno di frequenze strette si spintonano in modi che creano onde regolari. L’ascesa e la caduta ritmica di interi gruppi di onde luminose si muovono attraverso le cose a una velocità descritta come velocità di gruppo, ed è questa ‘onda di onde’ che può essere modificata per rallentare o accelerare, a seconda delle condizioni elettromagnetiche dei suoi dintorni. Strappando gli elettroni lontano da un flusso di idrogeno ed ioni di elio con un laser, i ricercatori sono stati in grado di cambiare la velocità di gruppo degli impulsi luminosi inviati attraverso di loro da una seconda fonte di luce, mettendo i freni o snellendoli regolando il rapporto del gas e costringendo le caratteristiche del polso a cambiare forma.
L’effetto complessivo era dovuto alla rifrazione dei campi del plasma e alla luce polarizzata del laser primario utilizzata per eliminarli. Le singole onde luminose sfrecciavano ancora al loro ritmo abituale, anche se la loro danza collettiva sembrava accelerare.

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Da un punto di vista teorico, l’esperimento aiuta a rimpolpare la fisica dei plasmi e imporre nuovi vincoli all’accuratezza dei modelli attuali. In pratica, questa è una buona notizia per le tecnologie avanzate che aspettano dietro le quinte indizi su come aggirare gli ostacoli che impediscono loro di trasformarsi in realtà. I laser sarebbero i grandi vincitori qui, specialmente la varietà follemente potente. I laser della vecchia scuola si basano su materiali ottici a stato solido, che tendono a danneggiarsi man mano che l’energia aumenta. Usare flussi di plasma per amplificare o modificare le caratteristiche della luce aggirerebbe questo problema, ma per sfruttarlo al meglio abbiamo davvero bisogno di modellare le loro caratteristiche elettromagnetiche. Non è un caso che il Lawrence Livermore National Laboratory sia desideroso di comprendere la natura ottica dei plasmi, essendo la sede di alcune delle tecnologie laser più impressionanti del mondo. Laser sempre più potenti sono proprio ciò di cui abbiamo bisogno per tutta una serie di applicazioni, dall’aumento degli acceleratori di particelle al miglioramento della tecnologia di fusione pulita. Potrebbe non aiutarci a muoverci nello spazio più velocemente, ma sono proprio queste scoperte che ci porteranno al tipo di futuro che tutti sogniamo. Questa ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.

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