Gli scienziati scoprono che i laser possono bloccare la luce e proiettare un’ombra

Gli scienziati stavano usando un software di modellazione 3D per generare semplici schemi per i loro esperimenti quando hanno fatto la clamorosa scoperta

Sappiamo che i fotoni viaggiano finché non incontrano un ostacolo attraverso il quale non riescono a passare. Ecco perchè percepiamo un’ombra, una sorta di frammento di oscurità dove la luce è stata impedita. I fisici, tuttavia, hanno appena scoperto qualcosa di molto particolare. Un laser in grado di attraversare rendere la materia trasparente quasi come se riuscisse a proiettasse la propria ombra. La loro ricerca è stata pubblicata in Optica e può essere consultata anche sul sito di pre-pubblicazione arXiv.

La scoperta avvenuta quasi “per caso”

Quando due fasci di luce laser vengono incrociati nel modo giusto, il fascio primario non è in grado di attraversare il secondario, creando una linea d’ombra nella luce che colpisce la superficie opposta. Se si incrociano due raggi, questi si attraverseranno come se non ci fosse nulla, come se un raggio di luce di una torcia ne attraversasse un altro. L’indagine che una equipe di fisici stava conducendo propria della scoperta di questo laser era mirata ad indagare sulla possibilità che un raggio di luce possa proiettare un’ombra quasi come un progetto parallelo.

Come è avvenuta la scoperta

Gli scienziati stavano usando un software di modellazione 3D per generare semplici schemi per i loro esperimenti. In questo software, il raggio di luce era rappresentato da un cilindro solido che proiettava un’ombra, e i fisici lo trovavano piuttosto divertente, finchè non hanno avuto una idea illuminante. “Quello che è iniziato come una divertente discussione durante un pranzo – ha dichiarato il professor Abrahão, uno degli autori di questo studio – ha portato a una conversazione sulla fisica dei laser e sulla risposta ottica non lineare dei materiali. Quindi abbiamo deciso di condurre un esperimento per dimostrare l’ombra di un raggio laser”.

Il rubino è un materiale popolare per lo studio dell’ottica non lineare, quindi i ricercatori ne hanno usato uno come punto di incontro per i loro due laser, uno blu e uno verde. La luce laser blu era diretta verso un lato del rubino, dove passava e proiettava un bagliore freddo su uno schermo, mentre uno stretto raggio di luce laser verde passava perpendicolarmente al primo dall’altro.
Si è scoperto che, laddove la sottile linea di luce verde cadesse sulle molecole del rubino, si verificava una complessa “danza” di elettroni che salivano e scendevano. Di conseguenza, la lunghezza d’onda leggermente più corta della luce blu era confusa dagli elettroni in transizione, il suo percorso attraverso il materiale altrimenti traslucido risultava oscurato.

Cosa si è scoperto

Da questo esperimento si è dedotto che il raggio laser verde si è comportato sostanzialmente come un oggetto, creando una linea scura nella luce blu che trapassa il rubino da una parte all’altra. Si è scoperto inoltre che questa linea scura soddisfaceva tutti i criteri per essere classificata come un’ombra. Era visibile a occhio nudo; si conformava ai contorni dello schermo su cui era proiettata; e si muoveva con il raggio laser verde quando la sorgente laser veniva spostata. Si tratta di una scoperta che apre una nuova frontiera nello studio delle interazioni luce-materia e apre nuove possibilità per utilizzare la luce in modi che non erano mai stati presi in considerazione in precedenza. Questa nuova scoperta potrebbe risultare fondamentale in varie applicazioni come la commutazione ottica, dispositivi in sui la luce controlla la presenza di un’altra luce o tecnologie che richiedono un controllo preciso della trasmissione della luce, come i laser ad alta potenza.