Trasformare la luce in materia? Sarà possibile entro un anno

Grande risonanza nell’ambito scientifico per la notizia che, dopo 80 anni di tentativi, i ricercatori hanno finalmente individuato un sistema per trasformare la luce in materia

Risale al 1934, ad opera degli scienziati Gregory Breit e John Wheeler, la prima ipotesi concreta di esperimento scientifico in questa direzione: secondo i due studiosi la materia avrebbe potuto essere generata dalla luce emessa da due fotoni, creando un elettrone e un positrone. L’inadeguatezza delle tecnologie dell’epoca tuttavia rese inattuabile l’ipotesi, che mancò sempre di una verifica.

Dalla teoria alla realtà

Il sogno della luce trasformata in materia sembra vedere oggi la sua realizzazione. Dopo alcuni decenni, sono i ricercatori dell’Imperial College di Londra a riprendere in mano la teoria, trovando un modo efficace per dimostrarne l’esattezza. Grazie all’uso di nuove strumentazioni, come un potente laser ad alta intensità capace di accelerare elettroni raggiungendo quasi la velocità della luce, gli studiosi hanno finalmente confermato quanto la teoria della “collisione tra fotoni” possa avere un riscontro concreto scientificamente provabile.

Tuttavia il professor Steve Rose dell’Imperial College precisa che, nonostante la fattibilità dell’esperimento sia dimostrabile, generando effettivamente materia dalla luce, il risultato finale non è visibile ad occhio nudo, almeno per il momento.

“Nonostante il fatto che tutti i fisici accettino la teoria, quando Breit e Wheeler la proposero per la prima volta, sostennero che non si aspettavano potesse essere dimostrata in laboratorio. Oggi, quasi 80 anni dopo, proviamo che si sbagliavano”, ha dichiarato Rose. “E’ stata sorprendente per noi la scoperta di poter creare la materia direttamente dalla luce usando la tecnologia che abbiamo oggi nel Regno Unito. Come teorici, stiamo trasmettendo ad altri la possibilità di utilizzare le nostre idee per intraprendere questo esperimento e averlo come punto di riferimento”.

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Il laser che trasforma la luce

Ma com’è stato possibile attuare un sogno lungo 80 anni? La chiave del successo risiede in un potentissimo laser ad alta intensità, in grado di scagliare elettroni alla velocità della luce verso una lastra d’oro. Il risultato? Fotoni un miliardo di volte più energetici della luce visibile. Successivamente si è utilizzato il laser sparando alta energia sulla superficie di un cilindro d’oro minuscolo chiamato Hohlraum che, in tedesco, significa cavità.

Da questo processo è nato un campo di radiazione termica di fotoni. Gli studiosi hanno poi indirizzato il fascio di fotoni dalla lastra d’oro contro la parte centrale dell’Hohlraum, e dalla collisione tra le due fonti di fotoni sono nati elettroni e positroni.

La ricerca, pubblicata su Nature Photonics, è stata finanziato dal Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC), dal John Adams Institute for Accelerator Science e la Atomic Weapons Establishment (AWE).

Il precedente

Nel 1997 si era ricavata materia dall’energia, presso il Linear Accelerator Center di Stanford, introducendo un potente fascio di elettroni in un raggio laser di fotoni. La collisione tra elettroni e fotoni generava di tanto in tanto un elettrone e un positrone.

“Non c’era energia sufficiente a Stanford per osservare il processo di Breit-Wheeler; è stato osservato invece un processo molto più complesso, quello secondo il quale i fotoni ad alta energia interagiscono con più fotoni a bassa energia in un campo laser”, spiega l’autore principale dello studio, Oliver Pike, dell’Imperial College di Londra. “Nel nostro lavoro, non ci sono particelle massive presenti. Il nostro schema rappresenterebbe, quindi, la prima prova del principio di una pura collisione fotone-fotone”.

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