Dispositivo ottico di recente sviluppo imita il comportamento dei fori gravitazionali, offrendo nuove possibilità per il controllo della luce attraverso lo spettro elettromagnetico e una visione più profonda delle interazioni leggere
Imitato il comportamento dei fori gravitazionali mediante un dispositivo.
Nel regno della relatività generale, i buchi neri sono ben noti per la loro capacità di intrappolare la luce e la materia piegando lo spaziotempo, creando un punto di non ritorno. Mentre i buchi neri hanno affascinato gli scienziati e il pubblico; Un altro concetto, il buco “bianco”, è rimasto più teorico. Si pensa che un buco bianco sia il retro di un buco nero, espellendo la luce e la materia piuttosto che assorbirli. Ora, un team di ricercatori ha progettato un nuovo dispositivo ottico con intriganti somiglianze con entrambi questi fenomeni cosmici sfuggenti.
Il dispositivo, riportato su Advanced Photonics (1), funziona come un buco nero ottico o un buco bianco ottico e si basa su un principio noto come “assorbimento perfetto coerente” delle onde luminose. A seconda della polarizzazione, questo dispositivo ottico può assorbire o rifiutare la luce quasi interamente, analoga al comportamento di un buco nero o nero gravitazionale nello spazio. Il dispositivo funziona formando un'onda stazionaria dalle onde della luce incidente, in cui le interazioni con un assorbitore ultrasottile portano a un perfetto assorbimento o trasmissione, in base alla polarizzazione della luce. In termini semplici, si comporta come un oggetto cosmico che ingoia o respinge la luce.
L'autrice principale, la dottoressa Nina Vaidya (2), professoressa presso l'University of Southampton (Regno Unito), osserva: «I fenomeni celesti, in particolare i buchi neri, hanno affascinato l'immaginazione e l'interesse esplorativo degli esseri umani per generazioni. Le analogie sono modi di accedere alla fisica, soprattutto per oggetti lontani come i buchi neri, poiché le strutture matematiche e gli aspetti dei principi fisici si ripetono in modi sorprendenti in diversi sistemi, dai fenomeni celesti ai dispositivi su scala nanometrica e picometrica. Introduciamo il concetto di buchi in bianco e nero ottico che assorbono determinatamente quasi tutta la luce di una polarizzazione mentre rifiuta la luce della polarizzazione ortogonale. Si basa sulla nostra dimostrazione sperimentale di una perfetta a banda larga coerente di assorbimento nei panni compatti».
Gli esperimenti di prova del concetto del team dimostrano che questo dispositivo ottico manipola le onde elettromagnetiche in un modo che rispecchia il comportamento dei buchi gravitazionali in bianco e nero. Le simulazioni illustrano l'assenza di riflesso dal dispositivo per l'analogo del buco nero e la formazione di un'onda stazionaria a causa dell'interferenza dell'incidente e della luce riflessa per il buco bianco.
I risultati illuminano le intuizioni affascinanti e le possibilità di manipolare le interazioni di luce-materia e possono consentire applicazioni pratiche ad ampio raggio. La professoressa Vaidya osserva: «Il nostro dispositivo ottico può essere impiegato come analogico per studiare ed esplorare la fisica di questi fenomeni celesti lontani; o in effetti per fornire un quadro pratico per diverse potenziali applicazioni di confezionamento di onde elettromagnetiche e più interazioni luce-materia, come rilevamento energetico, conversione energetica, multispettrate di tecnologie sanitaria e più».
Riferimenti:
(1) Optical analog of black and white gravitational holes
(2) Nina Vaidya
Descrizione foto: Dispositivo a doppio prisma con film sottile nel mezzo mostrato come piano di assorbimento della luce scura, che ha un buco nero gravitazionale. - Credit: Nina Vaidya (University of Southampton).
Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: Scientists create optical device that mimics black holes