di Aurora Servadio

 

How swiftly the strained honey
of afternoon light
flows into darkness

and the closed bud shrugs off
its special mystery
in order to break into blossom:

as if what exists, exists
so that it can be lost
and become precious

Quel che scrive Lilsel Muller nella sua poesia: i raggi del sole che si trasformano in miele, così come le spade utilizzate dagli eroi di Star Wars presto non saranno più solo mera fantascienza o un’elegante figura poetica: la creazione di qualcosa di simile è invece un evento sempre più vicino alla scienza reale.

Già a settembre del 2013 sono stati pubblicati i risultati degli esperimenti di un gruppo di ricercatori diretto dai due professori di fisica Mikhail Lukin (Harvard University) e Vladan Vuletic (MIT), che riuscì ad ottenere una “molecola”composta da due fotoni.

Nella realizzazione dell’esperimento sono stati utilizzati atomi di rubidio, portati alla temperatura di qualche grado sottozero, e successivamente bombardati di fotoni. Questi, uscendo dalla nube di atomi, mantenevano la loro identità ma venivano anche notevolmente rallentati, poiché avevano perso energia durante la rifrazione. Hanno sparato poi una singola coppia di fotoni nella nuvola.

In essa avviene quel che segue: uno dei due fotoni eccita un atomo ma, per il principio secondo cui accanto a un atomo eccitato non possono coesistere atomi eccitati allo stesso livello, il primo fotone „costretto“ a spostarsi rapidamente in avanti prima di essere raggiunto dal secondo che altrimenti ecciterebbe gli atomi adiacenti. I due fotoni quindi si attraggono e si respingono rilasciando energia ad ogni atomo con cui entrano in contatto, e comportandosi in questo modo come una molecola.

Citando Lukin: „È un’interazione fotonica mediata dall’interazione atomica. Questo fa agire i fotoni come se fossero una molecola, e quando escono dal mediatore sono molto più propensi a farlo insieme che come singoli fotoni. In poche parole, divengono luce solida“.

Un gruppo di ingegneri elettrici dell’università di Princenton si è spinto ancora più avanti, come spiegato nella Physical Review X pubblicata l’8 settembre scorso su aps.org : i ricercatori hanno costruito un „atomo artificiale“ costituito da 100 miliardi di atomi aggregati tra loro in modo tale da agire come una singola unità. Tale super-atomo è stato avvicinato a un cavo superconduttore che trasportava fotoni.

Ciò che è avvenuto in seguito costituisce uno dei più incomprensibili e affascinanti comportamenti del mondo quantico: atomi e fotoni si sono aggrovigliati e così, per trasmissione di proprietà tra il super-atomo e il cavo metallico, i fotoni hanno cominciato a comportarsi come atomi, collegandosi tra loro per produrre un unico sistema oscillante.

Quando alcuni dei fotoni fuoriuscivano nell’ambiente circostante le oscillazioni rallentavano producendo a un certo punto un comportamento quantico divergente. Insomma proprio come il gatto di Schrödinger i fotoni tra loro correlati si potevano trovare in due stati contemporaneamente!

“Qui si offre una situazione in cui la luce si comporta effettivamente come una particella nel senso che due fotoni possono interagire fortemente tra loro” ha detto uno degli autori della ricerca, il Dr. Darius Sadri. “Secondo un modus operandi la luce sciaborda avanti e indietro come un liquido, secondo un altro si solidifica”.

Finora i tentativi di creare un modello del comportamento di particelle si sono basati sulle leggi della meccanica statistica, e spesso si è semplificato supponendo che non ci fosse interazione tra le particelle e che il sistema fosse in equilibrio. È vero però, come nota il Dr. Andrew Hoch, un altro dei ricercatori e professore di ingegneria elettrica, che “il mondo attorno a noi è raramente in una condizione di equilibrio”. La luce solida rende possibile osservare un sistema subatomico nel momento in cui inizia a differire dallo stato di equilibrio, potenzialmente si potrebbe quindi arrivare a capire come funziona un sistema del genere.

Il sistema creato fino ad ora è piuttosto semplice, tuttavia dovrebbe essere possibile migliorarlo, aumentando notevolmente la complessità di ciò che si sta costruendo.

Oltre a semplificare lo studio delle particelle subatomiche il team di ricercatori spera che la luce solida possa essere usata per creare materiali che finora sono stati solo ipotizzati dai fisici, permettono loro di indagare come tali materiali si comporterebbero.

 

 

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