Ricercatori dell'Extreme Light Laboratory presso l'Università del Nebraska-Lincoln hanno creato il laser più potente al mondo, la cui luminosità è un miliardo di volte superiore a quella espressa dalla superficie del Sole. Questo, tuttavia, non è l'unico traguardo straordinario ottenuto dal professor Donald Umstadter e colleghi: analizzando la dispersione dei fotoni scaturiti da una fonte così intensa, infatti, hanno potuto osservare fenomeni mai documentati prima sul comportamento della luce. Il risultato di questi affascinanti esperimenti potrebbe tradursi in tecniche di imaging all'avanguardia e ad elevatissima risoluzione, in grado di aprire nuove frontiere in campo medico, nella ricerca scientifica e nell'ambito della sicurezza.

Il dispositivo protagonista dell'esperimento si chiama Diocles Laser e il suo fascio di luce, degno di un film di fantascienza, è stato letteralmente sparato su elettroni sospesi in elio. In condizioni normali, quando la luce – naturale o artificiale – colpisce una qualsiasi superficie, essa permette la visione; a livello subatomico, quando ad essere investito è un singolo elettrone, viene disperso un singolo fotone, che è la particella fondamentale della luce. In vecchi esperimenti i ricercatori erano riusciti a far ‘diffondere' più fotoni da un singolo elettrone, ma con gli impulsi del Diocles Laser ne hanno osservati circa un migliaio alla volta.

In parole semplici, superata una certa soglia di luminosità, la dispersione dei fotoni, ovvero il fenomeno che ci permette di vedere, cambia fondamentalmente natura. Se infatti un fotone prodotto da luce standard si disperde con la stessa energia e lo stesso angolo che possedeva prima di colpire l'elettrone, col Diocles Laser viene modificata persino la sua forma e la lunghezza d'onda.  “In questo caso, la luce cambia l'aspetto dell'oggetto. La luce viene fuori da angoli diversi, con colori diversi, in base alla sua brillantezza”, ha sottolineato Umstadter.

Questo fenomeno, spiegano gli studiosi, dipende dal fatto che l'elettrone investito dal laser cambia il suo normale movimento verticale in uno che ricorda la tipica “figura-8”, simile a quella del simbolo dell'infinito. Una fonte di energia così estrema potrebbe essere utile per ottenere immagini tridimensionali su nanoscala, fornendo uno sguardo inedito su tumori e microfratture che eludono i normali raggi-X. In aeroporto potrebbe invece aiutare la sicurezza a scoprire con maggior facilità eventuali materiali pericolosi. I dettagli della ricerca sono stati pubblicati sulla rivista scientifica Nature Photonics.

[Foto di Extreme Light Laboratory-Università del Nebraska-Lincoln]