http://it.wikipedia.org/wiki/Velocit%C3%A0_superluminaleEsperimento di Wang:
Via, più veloci della luce
di Philip Ball
Uno degli “esperimenti del pensiero” usati per illustrare la teoria di Albert Einstein della relatività speciale è il “paradosso del nonno”, in cui un astronauta fa un viaggio nello spazio a una velocità superiore a quella della luce, e ritorna sulla Terra indietro nel passato di parecchi anni. Viaggiare più veloci della luce significa viaggiare all’indietro nel tempo. L’astronauta ritorna prima che i suoi nonni abbiano concepito suo padre, ed egli uccide il proprio nonno. Come fa allora l’astronauta a esistere? Questo, dicono i manuali, è esattamente il genere di ipotesi assurda che fa sì che sia impossibile per chiunque o qualunque cosa viaggiare a una velocità superiore a quella della luce nel vuoto: 300 milioni di metri al secondo, o “c”. Ora un’équipe di fisici americani ha fatto viaggiare un raggio attraverso una camera di gas, più veloce di c di diverse centinaia di volte. Si muove talmente veloce che sembra uscire dalla camera prima di esservi entrato.
L. J. Wang e i suoi colleghi del Nec Research Insistute di Princeton, in New Jersey, hanno descritto questo risultato apparentemente bizzarro su Nature del 20 luglio 2000. Ma si sono preoccupati di sottolineare che esso non viola la teoria della relatività, né il principio della causalità, in base al quale le cause devono precedere i loro effetti. È questo principio a venire minacciato dal paradosso del nonno. La luce che sembra arrivare prima di essere partita parrebbe, a tutta prima, presentare un paradosso dello stesso genere. La ragione per cui non è così è piuttosto sottile. Un impulso luminoso si può considerare composto di un numero di raggi d’onda che viaggiano insieme, un po’ come un gruppo di turisti. Alcuni stanno davanti, nel gruppo; altri si accodano in fondo. Ma il gruppo nel suo insieme si muove a una determinata “velocità di gruppo”. Quando un impulso luminoso passa attraverso la maggior parte dei materiali, la sua velocità di gruppo è inferiore a quella nel vuoto, esattamente come il gruppo di turisti si muove più lentamente all’interno di una galleria di quanto faccia in uno spiazzo dove non c’è nulla che distolga l’attenzione. Il grado di rallentamento caratterizza “l’indice di rifrazione” del materiale in questione.
Far viaggiare un impulso di luce più velocemente di quanto avverrebbe nel vuoto – più veloce di c – implica la creazione di un materiale con un insolito indice di rifrazione. Questo risultato è stato di fatto raggiunto già prima degli esperimenti di Wang e colleghi [si veda “Faster than light”, Nature Science Update, 30 maggio 2000], utilizzando un materiale che distorce la forma dell’impulso luminoso. Per tornare all’analogia dei turisti, ciò corrisponde all’incirca ad alcuni individui che raggiungono la testa del gruppo costringendo la retroguardia ad accelerare per ridurre il distacco. La velocità di gruppo dell’impulso così modificato può allora superare c anche se i raggi stessi non viaggiano a una velocità superiore ad essa.
Ma Wang e i suoi colleghi hanno mostrato una trasmissione più veloce di c senza questo genere di distorsione dell’impulso. Nel materiale da loro usato, un gas di atomi di cesio freddo, le onde luminose che si propagano sono in realtà amplificate a talune frequenze dall’interazione con gli atomi. Ciò produce strani effetti sull’indice di rifrazione del gas che si avvicina alla frequenza di amplificazione. Per sfruttare tale effetto senza distorcere l’impulso luminoso, il gruppo di Wang ha dovuto usare un accorgimento particolare, che comprende l’invio di due raggi laser, di frequenza leggermente diversa, attraverso il gas. Così facendo, sono riusciti a raggiungere una velocità di gruppo maggiore di circa 310 volte rispetto a c, un incremento molto superiore a quanto visto in esperimenti precedenti. Per di più, la velocità di gruppo era negativa, il che significa che l’impulso viaggia nella direzione opposta rispetto alle singole onde. È come se, viaggiando in una stessa direzione, il gruppo di turisti finisse per andare in massa nella direzione opposta. Questo risultato controintuitivo è possibile soltanto perché i raggi di luce, a differenza dei turisti, sono simili ad onde. Di conseguenza, l’impulso sembra lasciare la camera di cesio 62 miliardesimi di secondo prima di arrivarvi. Ciò comunque non viola la causalità perché l’impulso accelerato che viaggia a ritroso non può in realtà inviare alcuna informazione codificata a una velocità superiore a c, e quindi non può produrre un effetto sulla sua stessa causa.
© Nature
Petrus:
http://www.petar-bosnic-petrus.com/article...accelerator.pdf
