Come si supera la velocità della luce all’interno del plasma caldo

Viaggiando attraverso il vuoto, un fotone di luce si muove a circa 300mila chilometri al secondo. Questo pone un limite alla velocità con cui le informazioni possono viaggiare ovunque nell'Universo, la velocità della luce, appunto

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Come si supera la velocità della luce all'interno del plasma caldo

Viaggiando attraverso il vuoto, un fotone di luce si muove a circa 300mila chilometri al secondo. Questo pone un limite alla velocità con cui le informazioni possono viaggiare ovunque nell’Universo, la velocità della luce, appunto.

Anche se è improbabile che la velocità della luce nel vuoto venga mai superata, ci sono caratteristiche della luce che non giocano secondo le stesse regole. Manipolarle non accelererà la nostra capacità di viaggiare verso le stelle, ma potrebbero aiutarci a spianare la strada a una classe completamente nuova di tecnologia laser.

Come si supera la velocità della luce all'interno del plasma caldo

Superare la velocità della luce

I fisici hanno lavorato sul limite di velocità degli impulsi luminosi, accelerandoli e persino rallentandoli fino a un punto morto virtuale usando vari materiali come gas atomici freddicristalli rifrattivi e fibre ottiche.

I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory in California e dell’Università di Rochester a New York hanno gestito gli impulsi luminosi all’interno di sciami caldi di particelle cariche, regolando la velocità delle onde luminose all’interno del plasma a qualsiasi punto da circa un decimo della normale velocità della luce nel vuoto a oltre il 30 percento più veloce della luce nel mezzo specifico.



Questo è sia più che meno impressionante di quanto sembri.

A costo di spezzare il cuore di coloro che sperano che troveremo un modo per viaggiare tra le stelle superando la velocità della luce, bisogna puntualizzare subito che questo viaggio superluminale messo a punto dal team rientra nelle leggi della fisica.

Il trucco per “regolare” la velocità della luce

Di regola, i gruppi di onde luminose si muovono attraverso le cose a una velocità descritta come velocità di gruppo, generando “un’onda di onde” su cui si può intervenire accelerandola o rallentandola, a seconda delle condizioni elettromagnetiche dei suoi dintorni.
Allontanando gli elettroni da un flusso di idrogeno ed ioni di elio con un laser, i ricercatori sono stati in grado di cambiare la velocità di gruppo degli impulsi luminosi inviati attraverso di loro da una seconda sorgente di luce, frenandoli o velocizzandoli regolando il rapporto del gas costringendo le caratteristiche dell’onda a cambiare forma.
L’effetto complessivo è dovuto alla rifrazione dei campi del plasma e alla luce polarizzata del laser primario utilizzato per rimuoverli. Le singole onde luminose viaggiano ancora al loro ritmo abituale, anche se la loro danza collettiva sembrava accelerare.

Da un punto di vista teorico, l’esperimento aiuta a rimpolpare la fisica dei plasmi e a porre nuovi vincoli all’accuratezza dei modelli attuali.

In pratica, questa è una buona notizia per le tecnologie avanzate che aspettano dietro le quinte indizi su come aggirare gli ostacoli che impediscono loro di trasformarsi in realtà.

Le tecnologie future

I laser sono i grandi vincitori, specialmente la varietà super potente. I laser della vecchia scuola si basano su materiali ottici a stato solido, che tendono a deteriorarsi man mano che l’energia aumenta.

Come si supera la velocità della luce all'interno del plasma caldo

Usare flussi di plasma per amplificare o modificare le caratteristiche della luce aggirerebbe questo problema, ma per sfruttarlo al meglio abbiamo davvero bisogno di modellare le loro caratteristiche elettromagnetiche.

Non è un caso che il Lawrence Livermore National Laboratory sia desideroso di comprendere la natura ottica dei plasmi, essendo la sede di alcune delle tecnologie laser più impressionanti del mondo.

Laser sempre più potenti sono proprio ciò di cui abbiamo bisogno per tutta una serie di applicazioni, dal migliorare gli acceleratori di particelle fino alla tecnologia per la fusione pulita.

Probabilmente questa scoperta non ci aiuterà a muoverci nello spazio più velocemente, ma è proprio questo genere di conoscenze che ci porterà al tipo di futuro che tutti sogniamo.

Questa ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.

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