Un’équipe di scienziati scozzesi è riuscita a rallentare la luce, facendo viaggiare dei fotoni attraverso una maschera che ne cambia la “forma”
Qualche tempo fa erano i neutrini ad andare troppo veloce. Oggi, al contrario, sono stati i fotoni a rallentare. Ma se nel primo caso si era trattato di uno sfortunato errore sperimentale, stavolta sembra proprio che sia tutto vero. Un’équipe di scienziati scozzesi è infatti riuscita a far viaggiare una manciata di fotoni – le particelle che costituiscono la luce – più lentamente della velocità della luce stessa, una costante fondamtentale e assoluta della fisica moderna. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Science e, come commenta la Bbc, potrebbe “cambiare completamente la nostra percezione della luce”. Una coincidenza particolarmente fortunata, dato che il 2015 è proprio l’Anno internazionale della luce.
L’équipe di ricercatori, delle università di Glasgow e Heriot-Watt, coordinati da Jacqueline Romero e Daniel Giovannini, ha fatto competere i fotoni a coppie, lasciando una particella libera di viaggiare nel vuoto e forzando l’altra a passare in una speciale maschera progettata per deformare il fotone: “Dopo la maschera”, spiega Romero, “il fotone viene lanciato in una specie di tracciato lungo circa un metro. Dopodiché si compara il tempo impiegato dai fotoni non alterati per completare il tracciato con quello relativo ai fotoni deformati”. Se entrambi i fotoni della coppia viaggiassero alla stessa velocità, naturalmente, non ci sarebbe alcuna differenza temporale. Fatto sta che, invece, i fotoni che avevano attraversato la maschera sono arrivati leggermente in ritardo. Di pochi milionesimi di metro, per la precisione.
Il fenomeno più sorprendente, continuano gli scienziati, è che i fotoni sembrerebbero aver rallentato non solo mentre attraversavano la maschera (la luce, in effetti, rallenta quando attraversa materiali come acqua o vetro), ma anche dopo, una volta entrati nel tracciato. Secondo Miles Padgett, un altro degli autori del lavoro, il meccanismo sarebbe legato alla natura della maschera, un dispositivo a cristalli liquidi la cui disposizione è modificabile via software:
“La maschera modella il fascio di luce, e abbiamo compreso che è proprio questo a rallentare il fascio.
Ma una volta decisa la forma che vogliamo dare al fascio, anche se i fotoni non si trovano più nella maschera, mantengono la deformazione, continuando a rallentare anche nel vuoto”. Il fatto che sia possibile cambiare la forma di un fotone dipende dalla sua natura quantistica: la particella è allo stesso tempo una particella in grado di correre lungo un circuito e un’onda deformabile. Bizzaro e assolutamente controintuitivo, ma è così che va il mondo.
“Quello che rende il nostro lavoro particolarmente interessante”, continua Padgett, “è che, invece di analizzare un impulso di luce che contiene moltissimi fotoni, abbiamo ridotto l’esperimento a una coppia di particelle, misurando di fatto la velocità di ogni singolo fotone. E abbiamo scoperto che, in effetti, un singolo fotone può muoversi più lentamente della velocità della luce”. Applicazioni della scoperta? “Si tratta di fisica di base, almeno per ora”, conclude Giovannini. Ma chissà cosa ci riserva il futuro.
Sandro Iannaccone