I fisici del MIT hanno creato una strana nuova forma di luce con tre fotoni

Un gruppo di fisici del MIT ha raggiunto qualcosa di storico costringendo tre fotoni a interagire tra loro in un modo che, in teoria, non dovrebbe essere possibile. Il risultato ha dato una strana e nuova forma di luce “molecolare”.

I ricercatori dicono che le particelle senza massa che costituiscono lo spettro elettromagnetico non hanno molto a che fare l’una con l’altra. Gli scienziati spesso schiacciano gli atomi in acceleratori giganti e ne esplorano la nuova fisica risultante. Con i fotoni succede qualcosa di simile. 

Nel 2013, cinque anni fa, un gruppo di fisici raggiunse il primo obiettivo costringendo una coppia di fotoni a interagire l’uno con l’altro. Come ha spiegato poi il fisico di Harvard Mikhail Lukin: “Quello che abbiamo fatto è stato creare un tipo speciale di medium in cui i fotoni interagiscano l’uno con l’altro in modo così forte da cominciare a comportarsi come se avessero una massa, e si uniscono per formare molecole.”

Per fare questo, hanno passato un laser debole che consisteva di pochi fotoni attraverso una nuvola di atomi di rubidio ultra-freddo. Passando da un atomo all’altro, la luce fornisce parte della sua energia. Tuttavia, qualcosa di strano accade quando un fotone vicino cerca di fare lo stesso. Questo è quello che viene chiamato il blocco di Rydberg, dove le particelle vicine non possono essere scosse allo stesso modo. Pertanto, quando un fotone scuote un atomo, un fotone vicino con le stesse proprietà non può far sì che un altro atomo condivida lo stesso livello di agitazione. Quindi rimane, formando un ibrido di luce atomica chiamata polaritone.

Di conseguenza, c’è una spinta di polaritoni mentre i fotoni si fanno lentamente strada attraverso la nuvola di rubidio. E quando lasciano l’altro lato, si uniscono. Bene, la stessa squadra di fisici ha ora usato la stessa configurazione per determinare se questa associazione speciale potrebbe anche essere una triade, rilasciando un terzo fotone. 

Il risultato

I tre fotoni interagenti hanno formato un tipo completamente nuovo di materia fotonica. Si è scoperto che i fotoni scorrevano come coppie e terzine, invece di lasciare la nuvola a intervalli casuali.  

Gli scienziati sono stati impegnati negli ultimi anni a controllare la velocità della luce nel vuoto, trasformandola in nuove configurazioni per ottenere tutti i tipi di strane proprietà. Il nuovo lavoro getta le basi per tecnologie che potrebbero utilizzare fotoni che possono essere impigliati, codificati e inviati a lunghe distanze ad alta velocità con maggiori informazioni. “Qualunque cosa sia, ciò che verrà sarà un territorio sconosciuto“, concludono nel loro studio.