Luce sotto i riflettori – Team di scienziati assembla i fotoni in molecole

I ricercatori dell’Università di Harvard e del Massachussets Institute of Technology stanno mettendo in discussione le conoscenze convenzionali che riguardano la luce : lavorando con i colleghi dell’Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms (Centro per Atomi Ultrafreddi) , un gruppo diretto dai professori Mikhail Lukin di Harvard e Vladan Vuletic del MIT è riuscito ad indurre i fotoni a legarsi tra loro per formare una molecola di luce – uno stato della materia che fino a quel momento era qualcosa di puramente teoretico. La scoperta, ha affermato Lukin, si pone in contrasto con quanto normalmente accettato sulla natura della luce. I fotoni sono stati a lungo descritti come particelle prive di massa che non interagiscono le une con le altre: puntate due laser uno sull’altro e semplicemente i fasci di fotoni si passeranno attraverso.

“Molte delle proprietà conosciute della luce hanno origine nel fatto che i fotoni sono privi di massa e non interagiscono tra loro”, ha spiegato Lukin. “Ciò che abbiamo fatto – prosegue il Professore – è stato creare un particolare tipo di ambiente in cui i fotoni interagiscono tra loro con una forza tale da far si che inizino a comportarsi come se avessero una massa, fino a legarsi in molecole…questo particolare stato della materia è stato discusso a livello teoretico per un bel po’ di tempo, ma fino ad oggi questo tipo di risultati sperimentali non erano ancora stati ottenuti.”

Per riuscire a legare tra loro coppie di fotoni Lukin Vladan ed i colleghi, tra cui Ofer Fisterberg, Alexey Gorshkov e gli studenti Thibault Peyronel e Qui Liang, hanno dovuto creare un sistema di condizioni davvero estreme : i ricercatori hanno iniziato con l’inserire atomi di rubidio dentro un ambiente di Vuoto ed hanno dunque usato dei laser per raffreddare la nube di atomi fino ad una temperatura di poco superiore allo zero assoluto. Usando poi degli impulsi laser molto deboli hanno sparato singoli fotoni all’interno della nube di rubidio. Come spiega il professor Lukin non appena i fotoni sono entrati nella nube di atomi ultrafreddi la loro energia ha iniziato ad eccitare gli atomi lungo il percorso e – come vuole la termodinamica – essi hanno iniziato dunque a rallentare in modo drastico.

Quando Lukin ed i suoi colleghi hanno sparato contemporaneamente due fotoni nella nube si sono sorpresi nel vederli uscire legati assieme come un’unica molecola, fenomeno che secondo gli scienziati sarebbe dovuto ad un effetto detto “blocco di Rydberg”, un’interazione tra fotoni mediata dall’interazione di atomi all’interno della nube ultrafredda.

Il risultato , anche se ottenuto in maniera quasi casuale, comporta una vasta gamma di possibili applicazioni per il fenomeno, prima tra tutte la tecnologia di computazione quantistica. Uno dei problemi che si devono infatti affrontare se si desiderano creare computer quantistici – macchine in grado di calcolare a velocità pressoché infinita – sarà necessario riuscire a creare un metodo per conservare e veicolare informazione quantistica. Porte logiche fotoniche potrebbero in futuro fornire una soluzione a questo tipo di problemi aprendo la strada ad una tecnologia confronto alla quale il più moderno degli smartphones apparirà fascinoso quanto un’ apriscatole.

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