Gli scienziati propongono fonti di luce super brillanti alimentate da quasiparticelle.

19 ottobre 2023

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dalla University of Rochester

Un team internazionale di scienziati sta ripensando ai principi fondamentali della fisica delle radiazioni con l'obiettivo di creare fonti di luce super luminose. In un nuovo studio pubblicato su Nature Photonics, ricercatori dell'Instituto Superior Técnico (IST) in Portogallo, dell'Università di Rochester, dell'Università della California, Los Angeles e del Laboratoire d'Optique Appliquée in Francia hanno proposto modi per utilizzare quasi-particelle per creare fonti di luce altrettanto potenti delle più avanzate esistenti oggi, ma molto più piccole. Quasi-particelle sono formate da molti elettroni che si muovono in sincronia. Possono viaggiare con qualsiasi velocità, anche più veloci della luce, e resistere a forze intense, come quelle vicino a un buco nero.

'L'aspetto più affascinante delle quasi-particelle è la loro capacità di muoversi in modo che sarebbe vietato dalle leggi della fisica che governano le particelle individuali', afferma John Palastro, un ricercatore senior al Laboratory for Laser Energetics, professore associato nel Dipartimento di Ingegneria Meccanica e professore associato presso l'Istituto di Ottica.

Palastro e i suoi colleghi hanno studiato le proprietà uniche delle quasi-particelle nei plasmi eseguendo simulazioni avanzate con supercomputer disponibili tramite l'European High-Performance Computing Joint Undertaking. Vedono applicazioni promettenti per fonti di luce basate su quasi-particelle, compresa l'imaging non distruttivo per la scansione dei virus, la comprensione dei processi biologici come la fotosintesi, la produzione di chip informatici e l'esplorazione del comportamento della materia nei pianeti e nelle stelle.

'La flessibilità è enorme', afferma Bernardo Malaca, uno studente di dottorato presso l'IST e autore principale dello studio. 'Anche se ogni elettrone esegue movimenti relativamente semplici, la radiazione totale da tutti gli elettroni può imitare quella di una particella che si muove più velocemente della luce o una particella oscillante, anche se localmente non c'è nessun elettrone più veloce della luce o un elettrone oscillante'.

Le fonti di luce basate su quasi-particelle potrebbero avere un vantaggio distintivo rispetto alle forme esistenti, come i laser a elettroni liberi, che sono rari e massicci, rendendoli impraticabili per la maggior parte dei laboratori, degli ospedali e delle aziende. Con la teoria proposta nello studio, le quasi-particelle potrebbero produrre una luce incredibilmente luminosa con una distanza da percorrere estremamente ridotta, stimolando potenziali avanzamenti scientifici e tecnologici diffusi nei laboratori di tutto il mondo.

Informazioni sulla rivista: Nature Photonics

Fornito da University of Rochester