La velocità della luce è una costante fisica universale che è fondamentale in diversi aspetti della fisica. La luce viaggia a una velocità costante e finita di 186.000 miglia al secondo. Ma sapevi che la velocità della luce può essere manipolata?

Nel 1999, Lene Hau, una fisica danese, è stata la prima a rallentare la luce a 38 miglia all'ora. Successivamente, è riuscita a fermarla completamente, controllarla e spostarla.

Chi è Lene Hau?

Lene Vestergaard Hau, una fisica nata a Vejle, Danimarca, il 13 novembre 1959, è più nota per il suo lavoro sul rallentamento e l'arresto della luce. Si è laureata all'Università di Aarhus in Danimarca con una laurea triennale in matematica, una laurea magistrale in fisica e un dottorato. (Fonte: Physics Today)

Ricerca di Lene Hau sulla velocità della luce

Dopo anni di sforzi, Hau ha perfezionato l'arte di andare in bicicletta alla velocità della luce nel 1999. 

Invece di pedalare più velocemente, ha rallentato la luce a un sorprendente 60 chilometri all'ora, realizzando questa impressionante impresa. Ha compiuto qualcosa di ancora più straordinario, fermando la luce sul posto.

La luce viaggia a 186.000 miglia al secondo. Hau lo sapeva, ma non aveva mai previsto di battere il record di velocità ridotta della luce. Ha avviato una nuova impresa di ricerca poco dopo aver raggiunto quel risultato: la ricerca del condensato di Bose‑Einstein, un nuovo stato della materia.

Gli atomi sono estremamente sensibili alla temperatura; a pochi milionèsimi di grado sopra lo zero assoluto, perdono la loro individualità e si fondono.

Questa collezione può comportarsi come un unico superatomo a temperature sufficientemente basse; è chiamata condensato di Bose‑Einstein in onore dei due fisici la cui ricerca ne prevedeva l'esistenza nel 1924.

Ero così curiosa di vedere com'era questo nuovo stato della materia. Eravamo incredibilmente felici. Avevamo avuto successo.

Lene Vestergaard Hau, Fisica

Il condensato di Bose‑Einstein è stato finalmente formato nel giugno 1997 dopo che Hau e i suoi colleghi hanno raffreddato con successo gli atomi.

Dopo averlo creato, Hau e i suoi collaboratori hanno iniziato a cercare usi per il condensato. Hanno scoperto di poter far passare la luce attraverso il condensato precedentemente opaco manipolandolo con precisione mediante fasci laser. E hanno realizzato che nessun materiale era mai stato identificato in grado di ritardare la luce con tanta efficienza quanto il condensato trattato.

Utilizzando un elettromagnete, un condensato a forma di sigaro lungo 0,2 millimetri è stato sospeso all'interno di una camera a vuoto. Hanno usato un fascio laser calibrato con precisione per illuminare il sigaro dal lato prima di lanciare un impulso di luce laser lungo il suo asse lungo.

Non appena l’impulso ha toccato il condensato modificato, si è rallentato e compresso. Per un anno, Hau ha lavorato tutta la notte in laboratorio per perfezionare la sua tecnica di prova per rallentare la luce. Ha iniziato a notare la luce rallentare a marzo 1998, finalmente.

Pensavo, ‘accidenti, sei la prima persona a vedere la luce andare così lentamente.

Lene Vestergaard Hau, fisica

Scoprì di muoversi più velocemente dei suoi fasci di luce quando prese un volo per Copenaghen quell’estate. Pubblicò i suoi risultati quell’autunno quando riuscì a far muovere la luce al passo di una bicicletta.

Il suo team ha avanzato la ricerca quest’anno fermando con successo tutta la luce all’interno di un condensato di Bose‑Einstein. Gli scienziati hanno spento immediatamente il laser di accoppiamento non appena l’impulso luminoso era stato completamente compresso e intrappolato nel condensato. La luce è rimasta intrappolata all’interno dopo questa modifica. L’impulso luminoso iniziale è emerso dall’altro capo quando hanno riacceso il laser di accoppiamento. (Fonte: Physics Central)