La dualità quantistica colta in flagrante

RICERCA – Nell’anno mondiale della luce, Luca Piazza e il gruppo diretto da Fabrizio Carbone al Politecnico federale di Losanna hanno avuto un’idea geniale per fotografare la luce sia come onda che come particella.

Finora si intercettava l’onda o i fotoni, il risultato era deciso a priori dello strumento scelto per effettuare la misura anche se, teoricamente, la scelta si poteva ritardare e incrociare le dita. Per riuscire a riprendere entrambe, si fa così. Ups, link sbagliato. Si fa così: su un nanofilo d’argento sospeso nel vuoto sopra una striscia di grafene, si spara un impulso laser che aggiunge energia alle particelle cariche dell’argento. Queste si agitano, spediscono la luce del laser in due onde che vanno in direzione opposta, avanti, indietro. Quando s’incontrano, si uniscono in un’onda stazionaria, una sorta di solitone.

Arrivati a questo punto, per distinguere i fotoni, occorre circondare il nanofilo con elettroni che, passando vicino vicino all’onda solitaria, colpiscono dei fotoni. Li rallentano o danno loro una spinta, comunque con ogni fotone urtato scambiano un “pacchetto di quanti”. Con un microscopio ultraveloce a elettroni e metodo associato – una specialità di Luca Piazza – è possibile fotografare in tempo reale il fotone rallentato o quello accelerato e quindi gli scambi quantizzati di energia nel campo “plasmoni-polaritoni”: la meccanica quantistica in atto. O meglio in attosecondi, poiché nella bibliografia gli autori citano Ahmed Zewail, il pioniere della microscopia ultraveloce a elettroni.

Su twitter si può fare un’onda da stadio per il cervello in fuga Luca Piazza e per i suoi colleghi che hanno scelto di pubblicare i propri risultati in open access su Nature Communications.

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