Impulsi ultrarapidi di luce laser possono essere ‘scolpiti’ a piacere per interrogare la materia e studiare atomi e molecole: lo dimostra lo studio pubblicato sulla rivista Nature Photonics da un gruppo di ricerca internazionale formato dall’Istituto di fotonica e nanotecnologie del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ifn) con il Politecnico di Milano, il Sincrotrone di Amburgo e il Massachusetts Institute of Technology (Mit).
I ricercatori sono riusciti a sovrapporre in modo sincronizzato diversi impulsi di luce (grazie a un processo innovativo di ‘sintesi coerente’) in modo da creare delle vere e proprie forme d’onda ottiche. “È come dirigere un’orchestra”, spiega Cristian Manzoni, ricercatore del Cnr-Ifn e del Politecnico. “Ogni impulso è uno strumento musicale, chiamato a produrre il proprio suono; la sintesi coerente è l’esecuzione perfetta di uno spartito. Potenzialmente, questa orchestra potrà dare origine a una moltitudine infinita di forme d’onda, cioè di melodie. La sintesi coerente realizzata in questi esperimenti è dunque un approccio molto promettente per la generazione di impulsi di luce laser con qualsiasi forma e durata”.
L’esperimento ha richiesto molti anni di lavoro. “Abbiamo costruito il primo prototipo proprio presso i laboratori del Politecnico di Milano”, aggiunge Giulio Cerullo, del Dipartimento di Fisica dell’ateneo. “Era come un piccolo complesso, ma da questo primo esperimento, pubblicato nel 2012, è nata poi l’idea di realizzare la grande orchestra. L’apparato sperimentale è stato così ricostruito e ampliato presso i laboratori di Amburgo”.
Le forme d’onda che ora si possono sintetizzare amplieranno le opportunità di controllare l’interazione della luce con la materia, soprattutto alle alte intensità capaci di modificare gli atomi e le molecole.
