La luce potrebbe rappresentare un fenomeno fisico ancora piu’ complesso rispetto a quanto precedentemente ipotizzato. A dimostrarlo uno studio, descritto sulla rivista Nature Physics, condotto dagli scienziati dell’Imperial College di Londra, che hanno eseguito il famoso esperimento della doppia fenditura, utilizzando pero’ delle contrazioni nel tempo, anziche’ nello spazio. Nel 1801, Thomas Young della Royal Institution dimostro’ che la luce puo’ agire come un’onda attraverso questo particolare esperimento, in cui tra una sorgente di luce e una lastra fotografica si dispone una barriera opaca con due fenditure parallele di specifica larghezza. Nel corso dei decenni, diversi scienziati hanno declinato questo esperimento per dimostrare che la luce puo’ comportarsi dualmente come materia ed energia. Nell’esperimento della doppia fenditura si adottano lastre rilevatrici e una sorgente debole di luce, capace di distinguere l’emissione di singoli elettroni o dei fotoni. Sulla lastra di formano quindi i punti luminosi indicativi di un comportamento corpuscolare. Queste posizioni, tuttavia, non rispettano la distribuzione corpuscolare classica, ma si dispongono inizialmente in modo diradato e caotico per poi raggiungere interferenze tipiche del comportamento ondulatorio. Gli esperimenti della doppia fenditura hanno avuto un profondo impatto sulla fisica quantistica, rivelando la duplice natura particellare e ondulatoria della luce, ma anche di elettroni, neutroni e, in alcuni casi, alcuni atomi.
Nella configurazione originale dell’esperimento, la luce veniva inviata su schermo opaco con due sottili fenditure parallele e dietro lo schermo era posizionato un rilevatore. La luce si divideva in due onde per attraversare le fenditure, per poi interferire l’una con l’altra oltre lo schermo. In base a come le onde si incontrano, possono accentuare il picco o annullarsi a vicenda. Il rilevatore capta pertanto un motivo a strisce, con regioni piu’ e alte meno luminose. Le fenditure temporali nella nuova versione dell’esperimento tendono ad alterare la frequenza della luce, e quindi il colore risultante. I ricercatori hanno quindi osservato uno schema di tipo interferenza con colori che si esaltano e si annullano a vicenda. Il materiale utilizzato, un metamateriale, ha risposto al controllo laser molto piu’ rapidamente di quanto il team si aspettasse. Il team, guidato da Riccardo Sapienza, ha eseguito lo stesso esperimento utilizzando pero’ delle ‘fessure’ nel tempo piuttosto che nello spazio. I ricercatori hanno proiettato la luce attraverso un materiale capace di alterare le proprie caratteristiche in quadrilionesimi di secondo, permettendo alla luce di passare solo in momenti specifici in rapida successione. “Il nostro esperimento – osserva Sapienza – rivela di piu’ sulla natura fondamentale della luce e apre la strada allo sviluppo di materiali capaci di controllare la luce nello spazio e nel tempo”. “L’esperimento della doppia fenditura temporale – afferma Sir John Pendry, altra firma dell’articolo – apre la porta a una spettroscopia completamente nuova in grado di risolvere la struttura temporale di un impulso luminoso sulla scala di un periodo della radiazione. Il controllo preciso della luce e’ una delle caratteristiche promettenti dei metamateriali e, se abbinato al controllo spaziale, potrebbe creare nuove tecnologie e persino analoghi per studiare fenomeni fisici fondamentali come i buchi neri. Si tratta di un’area di studio estremamente interessante”.
