Materia di luce

I fisici hanno creato un dispositivo che può legare insieme fotoni per formare “le molecole di luce”. Crediti: Ofer Firstenberg e Yoav Sterman

Una macchina per il sottovuoto grande come una scatola di scarpe e il gioco è fatto. In un laboratorio dell’Università di Cambridge (Stati Uniti) un gruppo di fisici guidati da Ofer Firstenberg ha creato una nuova forma di materia: si tratta di una coppia di fotoni uniti insieme. La cosiddetta “molecola di luce” è quella tecnologia che verrà utilizzata in futuro anche in qualche forma di luce “tangibile”, come sculture di luce, spade laser o addirittura computer quantistici che possono eseguire calcoli molto più complessi rispetto alle macchine che sono state create finora. Questo tipo di controllo sulla luce, infatti, sarà una spinta per i ricercatori che lavorano sui computer quantistici, vale a dire le macchine di nuova generazione che utilizzano fotoni invece degli elettroni nei loro calcoli.

A differenza degli atomi e la materia di cui sono fatti, due fotoni in “rotta di collisione” semplicemente passano l’uno attraverso l’altro, senza alcuna interazione. Per questo i ricercatori sono intervenuti per rendere possibile la congiunzione: per unire indissolubilmente due fotoni è stata utilizzata una tecnologia a cui gli esperti lavorano ormai da anni. Come funziona? Il team di ricerca ha modificato una scatola metallica a cui è stato aggiunto un laser su un lato in modo da lasciar entrare un fotone alla volta, come se fosse una clessidra. Il primo fotone passa attraverso una “nuvola” di atomi di rubidio, elemento “tenero” dal colore bianco-argentato, scelti proprio perché possono essere facilmente raffreddati al punto di renderli quasi immobili. A questo punto anche il secondo fotone passa attraverso gli atomi di rubidio ed entrambi escono uniti sotto forma di quella che può assimilato ad una molecola biatomica. L’interazione tra i due fotoni ovviamente cambia le loro caratteristiche e proprietà, come la polarizzazione e il momentum (la quantità di moto).

Che tutto questo fosse possibile in realtà era già stato annunciato in un numero di Nature dello scorso settembre. Ma sebbene  la ricerca sia ancora agli albori, Firstenberg e i suoi colleghi stanno già pensando di creare una molecola di luce composta da tre fotoni. Cioè il futuro della fisica quantistica.

Fonte: Media INAF | Scritto da Eleonora Ferroni