Bloccata la luce per un intero minuto: è record

Bloccare la cosa più veloce dell'Universo può avere le sue difficoltà. Lo sanno bene i ricercatori dell'Università di Darmstadt, in Germania, che hanno però saputo superare queste difficoltà e bloccare la luce per un tempo record di un minuto. Se non fosse stata "ipnotizzata" dai ricercatori, la luce avrebbe percorso in quel minuto 18 milioni di chilometri – più di 20 viaggi verso la Luna.

«Un minuto è veramente, veramente lungo», spiega Thomas Kruss dell'Università di St Andrews, nel Regno Unito. «Si tratta di una colossale pietra miliare».

Questo grande traguardo raggiunto pochi giorni fa potrebbe spianare la strada a numerose tecnologie finora solo ipotizzate nella fantascienza, come comunicazioni quantistiche su larga scala.

La luce viaggia a 300 mila chilometri al secondo nel vuoto, e gli scienziati si sono sempre chieste se fosse possibile – e come – bloccare la luce. La risposta è arrivata nel 1999, quando un gruppo di fisici riuscì a rallentarla fino ad "appena" 17 metri al secondo. Due anni dopo riuscirono nell'incredibile impresa di bloccarla del tutto, anche se per solo una frazione infinitesimale di secondo. Qualche mese fa, poi, il record è stato infranto e portato a 16 secondi.

La tecnica utilizzata dai ricercatori per intrappolare la luce è quella della trasparenza elettromagnetica indotta, che consiste nell'usare un cristallo opaco come bersaglio per un impulso laser capace di innescare reazioni in grado di rendere il cristallo trasparente a determinate frequnze. Contro il cristallo, ora trasparente, è stato poi sparato un fascio di luce e subito dopo è stato spento l'impulso laser, rendendo il cristallo nuovamente opaco. La luce si è quindi trovata intrappolata in un corpo non trasparente senza neanche potervi rimbalzare contro.

L'esperimento è stato condotto da George Heinze e dai suoi colleghi dell'Università di Darmstadt. Il gruppo guidato da Heinze ha catturato tramite gli atomi del cristallo l'energia trasportata dai fotoni, convertendola in eccitazione degli spin, in modo cioè da ritornare luce una volta reso trasparente il cristallo.

Questa "trappola" ha una durata variabile, a seconda della sovrapposizione del cristallo. L'uso di un campo magnetico può tenere la luce intrappolata per un ulteriore periodo di tempo, ma complica incredibilmente la struttura del laser di controllo. Il gruppo di Heinze ha quindi dovuto usare un algoritmo per creare una combinazione tra un magnete e il laser.

Durante i 60 secondi, il team ha raccolto e recuperato un'immagine di tre linee luminose, dimostrando che questo sistema possa anche agire da memoria ottica – solo una delle tante rivoluzionarie applicazioni che questo concetto potrebbe avere. Dopo una sessantina di secondi, però, l'impulso luminoso si è disperso, perdendo le informazioni trasportate.

«Abbiamo dimostrato che si possono imprimere informazioni complesse sull'impulso luminoso», ha spiegato Heinze.

Questo sistema è ancora in alto mare e ci vorrà molto prima di vedere la sua prima applicazione pratica, ma già sappiamo che potrà aprire innumerevoli porte a tecnologie che, a sentirle oggi, sembrano uscite dai film di fantascienza.

Fonte

DOI 10.1103/PhysRevLett.111.033601