Un raggio laser può interagire con lo spazio vuoto? La luce può deviare se stessa? Questi non sono concetti di fantascienza, ma veri e propri effetti quantistici che gli scienziati stanno ora modellando con incredibile precisione.
Fisici britannici hanno sviluppato un algoritmo in grado di calcolare come i fotoni ad alta energia interagiscono con le particelle virtuali nel vuoto. Queste particelle, governate dalle leggi della meccanica quantistica, appaiono e scompaiono costantemente, creando di fatto un mare di attività.
Il simulatore creato può prevedere effetti complessi che si verificano quando la luce attraversa cristalli e aree con forti campi magnetici. L'algoritmo è integrato nel pacchetto software OSIRIS, ampiamente utilizzato nella modellazione di laser ad alta potenza.
Questa ricerca non è solo teorica. Questi calcoli stanno diventando la base per lo sviluppo di laser ad alta potenza nel prossimo decennio e aiuteranno a studiare gli effetti quantistici che in precedenza erano stati solo ipotizzati.
«Questi calcoli sono importanti non solo dal punto di vista accademico, ma anche perché possono aiutare a confermare sperimentalmente gli effetti quantistici che finora abbiamo potuto solo ipotizzare», afferma il professor Peter Norreys dell'Università di Oxford.
Si scopre che il comportamento della luce nel vuoto è tutt'altro che semplice. Ad alte energie, iniziano ad apparire effetti esotici: i fotoni possono disperdersi da oggetti “invisibili”, deviare dal loro corso e persino interagire tra loro. Questo crea problemi, ma offre anche agli scienziati la possibilità di fare nuove scoperte, come la creazione di positroni e altre particelle di antimateria.
«Il nostro algoritmo ha aperto una finestra sul mondo quantistico del vuoto. Siamo stati in grado di modellare tutti i fenomeni chiave che si verificano quando i raggi laser collidono in un cristallo. Questo è l'inizio del percorso per comprendere strutture ancora più complesse all'interno della luce stessa», osserva lo scienziato John Zyskin di Oxford.
Il vuoto (dal latino vacuum - vuoto) è uno spazio privo di materia. Nella tecnologia e nella fisica applicata, per mezzo si intende una pressione significativamente inferiore a quella atmosferica.