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FISICA/ Lo sprint superluminale dei lampi asimmetrici non smentisce Einstein

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Albert Einstein  Albert Einstein

Come previsto dalla Teoria Speciale della Relatività di Einstein (e confermato anche recentemente dal discusso esperimento sul tempo di volo dei neutrini, realizzato presso i Laboratori INFN del Gran Sasso), la velocità della luce nel vuoto rappresenta un limite invalicabile. Tuttavia, nonostante nessuna informazione possa viaggiare più velocemente della luce, è stata individuata una sorta di scappatoia che, in alcune particolari situazioni, permette (lecitamente) di superare questo limite. È quanto si può verificare, ad esempio, nella propagazione di impulsi luminosi molto corti.

Come si sa, un impulso luminoso non è altro che un lampo di luce e l’andamento della sua intensità in ogni istante ricorda vagamente il profilo di una campana: parte da zero, arriva gradualmente a un massimo per poi tornare nuovamente a zero. Ebbene, quando la luce propaga sottoforma di impulsi, la Teoria della Relatività prescrive che il fronte dell’impulso (la sua parte più avanzata) non possa superare la velocità della luce nel vuoto. Sappiamo, tuttavia, che il profilo dell’impulso può subire modifiche durante la fase di propagazione e diventare asimmetrico; la sommità della sua gobba (il valore di picco dell’intensità), ad esempio, può essere fatta scorrere avanti o indietro rispetto alla posizione originale consentendole così di arrivare in anticipo o in ritardo rispetto al previsto.

Ovviamente, nel caso in cui arrivi in anticipo, la sua velocità sarà stata superiore a quella del fronte dell’impulso e quindi, in definitiva, superiore a quella della luce. Diventa così possibile generare impulsi “superluminali” che non violano la Relatività. In questi ultimi anni alcuni laboratori sono riusciti ad ottenere impulsi superluminali amplificando il fronte degli impulsi e attenuandone nel contempo la coda (in modo da spostare la posizione del picco in avanti). Questo modo di procedere si è dimostrato tuttavia poco soddisfacente: gli impulsi così ottenuti sono risultati, infatti, piuttosto rumorosi e con un aumento della velocità apparente abbastanza modesto.

Recentemente, un gruppo di ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) negli Stati Uniti ha messo a punto un nuovo metodo per realizzare impulsi superluminali decisamente superiori a quelli ottenuti in precedenza, utilizzando una tecnica dell’ottica non-lineare denominata “Four wave mixing” (non esiste una traduzione italiana dell’espressione, che significa pressappoco: miscelazione di quattro onde). Si tratta di una tecnica nota, basata sul fatto che inviando due onde luminose di diversa frequenza in alcuni materiali non-lineari (come ad esempio cristalli o fibre ottiche) queste interagiscono col mezzo in cui propagano generando due nuove onde la cui frequenza dipende (secondo regole ben definite) da quella delle onde di partenza.



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