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FISICA/ Dalle finestre di quarzo si vede l’ombra degli atomi

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Lo schema ottico utilizzato dal team australiano è piuttosto semplice e consiste nel focalizzare sull’atomo di test il fascio di un laser che emette a 369,5 nanometri (una radiazione nell’ultravioletto che viene assorbita dagli atomi di Itterbio). Il fascio laser viene successivamente collimato mediante una minuscola lente di Fresnel (lo stesso tipo di lente usato per proiettare le immagini nelle lavagne luminose) anch’essa alloggiata nella regione sotto vuoto. Un secondo sistema ottico, posto a valle della cella, forma infine l’immagine della regione illuminata su un dispositivo CCD raffreddato (analogo a quelli usati nelle normali fotocamere digitali).

Poiché la lunghezza d’onda del fascio di illuminazione corrisponde a una delle righe di assorbimento dell’atomo di Itterbio, parte dei fotoni che investono l’atomo vengono assorbiti e non raggiungono il rivelatore. Naturalmente il numero di questi fotoni è molto piccolo rispetto a quello complessivo dei fotoni incidenti sul dispositivo CCD, e quindi la loro assenza (ovvero l’ombra dell’atomo) sarebbe difficilmente rivelabile. Per evidenziare questo effetto, i ricercatori hanno registrato una seconda immagine modificando leggermente la lunghezza d’onda del laser (con un procedimento di “laser detuning”) in modo tale che la radiazione incidente, questa volta, non venga assorbita dall’atomo ma finisca tutta sul rivelatore.

In questo modo si hanno a disposizione due immagini: una di riferimento, in cui l’atomo non assorbe luce e una in cui invece accade l’opposto. A questo punto è sufficiente sottrarre un’immagine dall’altra per ottenere l’informazione desiderata. Il risultato è un’immagine a basso contrasto (3,1%) che riproduce l’ombra dell’atomo di prova.

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