Tecnologia: Bloccata la luce per un minuto è record mondiale

Riuscire a correre più veloce della luce con poco sforzo? E’ sempre stato ritenuto impossibile secondo le teorie fisiche di Einstein, ma del tutto fattibile se si viaggia nel posto giusto.

Per battere la luce in una gara bisogna recarsi al numero 6 della Hochschulstrasse, a Darmstadt, in Germania. In questo luogo, nel laboratorio di fisica quantistica che dirige Thomas Halfmann, è possibile superare la velocità della luce senza neanche provare a correre, perché paralizzata.

La scorsa settimana, Halfmann e il resto del suo team che lavora presso l’Università Tecnica di Darmstadt ha pubblicato uno studio che descrive come siano riusciti a paralizzare un raggio di luce per un minuto: un record mondiale che quasi moltiplica per quattro il suo anteriore.

Questo progresso tecnico è stato possibile utilizzando un laser e sovrapposizione quantistica, è un passo importante verso un nuovo sistema di comunicazione basato sulla luce, il quale sarebbe praticamente impossibile da hackerare. In altre parole, un nuovo internet a prova di bomba, per quanto riguarda la sicurezza dei dati, per fare dormire sogni tranquilli agli eserciti, le multinazionali e i casinò online.

Come ti blocco la luce per un minuto

luce bloccata

Se il fascio di luce che Halfmann e il suo team hanno trattenuto, avrebbe proseguito la sua marcia, sarebbe stato in grado di viaggiare per circa 18 milioni di miglia al minuto, sufficiente per fare il giro della Terra per 450 volte.

Il successo è stato reso possibile grazie a due fasci laser, campi magnetici e un cristallo che diventa opaco o trasparente quando uno dei raggi lo attraversa.

I fisici credono che sia possibile stabilire una sorta di Internet a prova di hacker, che funziona con la luce crittografando i messaggi attraverso dei fotoni. Ogni tentativo di interferire con tali fotoni distruggerebbe la chiave e il messaggio trasportato, il che rende la chiave teoricamente inattaccabile. Ma per inviare i messaggi con fotoni a circa 200 km, sono necessari dei ripetitori, altrimenti il ​​segnale viene perso. L’esperimento di Halfmann, dettagliato in Physical Review Letters, potrebbe essere utilizzato per costruire un ripetitore di luce o una memoria informatica che li conserva.


Due laser e un cristallo

Finora, la tecnica abituale per fermare la luce era utilizzare del gas congelante per fermarla. Le proprietà ottiche di questi gas interferiscono con i fotoni e permettono di fermare la luce, che viaggia a 300.000 chilometri al secondo nello spazio, fino a 17 metri al secondo, come dimostrato nel 1999 dai fisici dell’Università di Harvard. Due anni dopo riuscirono a bloccarla completamente per una frazione di secondo.

Questo stesso anno, un altro team degli Stati Uniti è riuscito a superare quel record, bloccando la luce per 16 secondi all’interno di una nube di gas di circa 273 gradi sotto lo zero, qualcosa che ora è stata completamente polverizzata con la Trasparenza Indotta Elettromagneticamente (EIT, in inglese) utilizzata da Halfmann.

La tecnica Halfmann consiste nello sparare un primo raggio laser di controllo su un vetro opaco, il che lo rende trasparente. In seguito verrà attivato un secondo laser, che trasporta un messaggio, in questo caso una immagine. In quel momento si spegne il primo laser, e il messaggio rimane racchiuso nel vetro. Applicando dei campi magnetici, Halfmann riesce a mantenere gli atomi nel cristallo di luce per un tempo record di un minuto. Una volta riacceso il primo laser, il cristallo torna ad essere trasparente, consentendo alla luce, grazie allo scongelamento, di proseguire il suo percorso trasmettendo il messaggio.

“Teoricamente non ci sono note limitazioni di tempo per il controllo della luce, potrebbe essere fermata per ore, o giorni”, afferma Juan Jose Garcia-Ripoll, ricercatore del gruppo Quantum Information and Computation, dell’Università Complutense di Madrid.

D’altro canto, il minuto che è riuscito ad ottenere Halfmann, potrebbe già essere più che sufficiente per il suo utilizzo, ossia, per la trasmissione di messaggi criptati. Sì, è vero, sarà necessario trattenerla per un minuto o più per riuscire a modificare, cioè scrivere i messaggi che si vogliono trasmettere.

Ma prima di utilizzare la nuova rete quantistica bisognerebbe riuscire a superare altri problemi. Il primo è quello di trasformare in un prototipo reale l’esperimento di Halfmann. Ciò richiede la conversione del sistema attuale, in uno realmente quantistico. Per ora “non hanno raggiunto il regime di un singolo fotone, necessario per le memorie quantistiche”, continua Raul Garcia-Patron, ricercatore presso l’Istituto di Ottica Quantistica Max Planck, in Germania.

Per maggiori informazioni: http://physics.aps.org/articles/v6/80

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