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Titolo: Velocità della luce sul NY Times (report)

Per chiunque fosse più o meno interessato all'argomento  riporto la
traduzione dell'articolo del NY Times effettuata a cura di Andrea
Fabrello e pubblicata pochi giorni fa sulla ML del CISU.
saluti
Vinlab
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New York Times, 30 Maggio 2000
La luce oltrepassa la sua stessa velocità limite, oppure no ?
di JAMES GLANZ
La velocità con la quale la luce attraversa il vuoto, circa 186.000
miglia per secondo, é venerata in fisica come un limite di velocità
universale. Niente può viaggiare più veloce della luce, in accordo con
i libri di testo basilari. Se così non fosse la teoria della
relatività di Einstein si sgretolerebbe e la fisica teorica cadrebbe
in gravi contraddizioni.
Due nuovi esperimenti hanno dimostrato quanto sia sbagliato questo
confortevole giudizio. Secondo i fisici la teoria di Einstein
sopravvive, ma i risultati degli esperimenti sono così deformanti
e bizzarri che le persone facilmente irritabili farebbero meglio a
non leggere oltre questo punto.
Nel più eclatante dei nuovi esperimenti un impulso di luce che entra
in una camera trasparente riempita con gas cesio appositamente
preparato viene spinto alla velocità di 300 volte la normale velocità
della luce. Così veloce che, in queste particolari circostanze, la
parte principale dell'impulso esce dalla parte finale della camera
perfino prima di entrare dalla parte iniziale.
E' come se qualcuno che guardasse dalla finestra di casa si ritrovasse
ad osservare un passante che attraversa la strada scivolare e cadere
su del ghiaccio ben prima che gli stessi testimoni sul marciapiede
osservino la disavventura -- una anteprima del futuro.
Ma la teoria di Einstein, e almeno un filo di buonsenso, sembrano
sopravvivere visto che l'effetto non può mai essere usato per inviare
segnali all'indietro nel tempo e per cambiare il passato --
prevenire l'incidente nell'esempio.
Una relazione sull'esperimento, fatta da Lijun Wang del NEC Research
Institute di Princeton, N.J., é stata presentata a Nature ed é
attualmente sottoposta ad una attenta recensione. Essa rappresenta solo
l'esempio più spettacolare tra i lavori fatti da un ampio gruppo di
ricercatori che recentemente hanno prodotto velocità di propagazione
superluminali in vari materiali, nella speranza di trovare un varco
nella teoria di Einstein e di usare l'effetto in applicazioni
pratiche come la velocizzazione dei circuiti elettrici.
"Appare come un meraviglioso esperimento", dice Raymond Chiao,
professore di fisica alla University of California in Berkeley, che,
come molti fisici nella ristretta comunità dei ricercatori in ottica,
é bene informato dei lavori del Dott. Wang.
Il Dott. Chiao, le cui ricerche hanno gettato alcune basi per
l'esperimento, aggiunge che "ci sono state molte controversie"
riguardanti la possibilità che tali risultati possano implicare
l'invio di effettiva informazione -- come le notizie di una imminente
disgrazia -- ad una velocità superiore a quella della luce.
In ogni caso il Dott. Chiao e la maggior parte degli altri fisici
concordano che questo non sia possibile.
Sebbene si rifiuti di fornire dettagli della sua relazione perché
ancora sotto esame il Dott. Wang afferma che "I nostri impulsi di
luce possono effettivamente essere spinti ad una velocità superiore
a c ( la velocità della luce, ndT ). Questa é una speciale proprietà
della luce stessa, che é differente da un oggetto comune come un
mattone" dal momento che la luce é un'onda priva di massa. Un mattone
non può viaggiare ad una simile velocità senza creare gravi problemi
per la fisica, se non a tutta l'umanità.
Una relazione sul secondo esperimento, di Daniela Mugnai, Anedio
Ranfagni e Rocco Ruggeri del CNR descrive quello che appare come una
propagazione di microonde attraverso l'aria ad una velocità leggermente
superiore a c, ed é stata pubblicata nel Physical Review Letters datato
22 Maggio.
Il tipo di camera usata nell'esperimento del Dott. Wang serve
normalmente per amplificare onde di luce laser, non per aumentare la
loro velocità, afferma Aephraim M. Steinberg, un fisico della
University of Toronto. Nel funzionamento ordinario un raggio di luce
viene irradiato nella camera, eccitando gli atomi di cesio, quindi un
secondo raggio passa attraverso la camera stessa e assorbe una parte
di questa energia, amplificandosi nel passaggio.
Ma l'amplificazione avviene solo se il secondo raggio é sintonizzato
su una precisa lunghezza d'onda, dice il Dott. Steinberg. Scegliendo
intelligentemente una lunghezza d'onda leggermente diversa  il Dott.
Wang induce il cesio ad una velocizzazione dell'impulso luminoso
senza distorcerlo in alcun modo. "Se si osserva l'impulso totale
che esce dalla camera si nota che esso in realtà non viene
amplificato" afferma ancora il Dott. Steinberg.
Esiste una ulteriore anomalia nell'esperimento, dal momento che solo
un tipo particolarmente strano di onde può propagarsi attraverso
il cesio. I segnali di onde luminose, consistenti in pacchetti d'onde,
in realtà hanno due velocità fondamentali: la velocità dei singoli
picchi ed avvallamenti delle onde di luce e la velocità dell'impulso
o pacchetto entro cui essi stessi sono raggruppati.
Un impulso può contenere miliardi di minuscoli picchi e avvallamenti.
In aria le due velocità sono le stesse, ma nel cesio eccitato esse
sono non solo differenti, ma gli impulsi e le onde di cui essi sono
composti possono viaggiare in direzioni opposte, come un segmento di
traffico congestionato su una autostrada, che si può propagare
all'indietro da una cabina di pedaggio appena inizia l'ora di punta,
sebbene tutte le auto si muovano in avanti.
Questi cosiddetti "backward modes" non sono nuovi in se stessi, sono
stati misurati ripetutamente in altri mezzi come plasma o gas
ionizzati. Ma nell'esperimento con il cesio il risultato é
particolarmente strano visto che le onde di luce che si propagano
all'indietro possono, in effetti, prendere in prestito energia dagli
atomi di cesio eccitati prima di restituirla poco tempo dopo. Il
risultato complessivo é una onda uscente esattamente identica in forma
ed intensità all'onda entrante; l'onda uscente semplicemente parte in
anticipo, addirittura prima che il picco dell'onda entrante arrivi.
Come la maggior parte dei fisici interpreta l'esperimento, si tratta
di un precursore a bassa intensità ( a volte detto coda, perfino
quando lo stesso arriva per primo ) dell'onda entrante che informa la
camera di cesio dell'imminente arrivo di un impulso. In un processo i
cui dettagli sono scarsamente compresi, ma il cui effetto é evidente
nell'esperimento del Dott. Wang, la camera di cesio ricostruisce
l'intero impulso unicamente dall'informazione contenuta nella forma e
dimensione della coda, ed emette l'impulso in anticipo.
Se il lato della camera rivolto verso l'onda entrante é detto lato
vicino e l'altro é il lato lontano, la sequenza di eventi é in qualche
modo la seguente. L'onda entrante, la sua coda che si estende davanti
all'onda stessa, si avvicinano alla camera. Prima che il picco
dell'onda entrante arrivi al lato vicino, un impulso completo  viene
emesso dal lato lontano, assieme ad un'onda inversa e sempre dentro la
camera, che si muove dal lato lontano a quello vicino.
L'onda inversa, che viaggia a 300 volte la velocità della luce, arriva
al lato vicino della camera giusto in tempo per incontrare l'onda
entrante. I picchi della prima onda si sovrappongono agli avvallamenti
della seconda, così che si verifica una reciproca cancellazione e
nulla rimane. Quello che realmente accade é che l'onda entrante ha
"rimborsato" gli atomi di cesio che hanno prestato energia dalla
parte opposta della camera.
Uno che si ritrovasse ad osservare solo l'inizio e la fine
dell'esperimento vedrebbe unicamente un impulso di luce saltare, in
qualche modo, in avanti nel tempo muovendosi più veloce di c.
"L'effetto é veramente sensazionale" dice il Dott. Steinberg. "Come
prima dimostrazione penso sia magnifico."
Nell'esperimento del Dott. Wang l'impulso uscente ha già viaggiato
per circa 60 piedi fuori dalla camera prima che l'impulso entrante
abbia raggiunto il lato vicino della camera stessa. Questa distanza
corrisponde a 60 miliardesimi di secondo/luce. In realtà questo non
consente a nessuno l'invio di informazioni ad una velocità superiore a
c, afferma Peter W. Milonni, fisico presso il Los Alamos National
Laboratory. Mentre il picco dell'impulso é stato spinto in avanti a
questa distanza una estremità anticipatrice ( "naso" nel testo
originale, ndT ) o precursore debole dell'impulso ha probabilmente
fornito al cesio un indizio dell'arrivo dell'impulso stesso.
"L'informazione é già sul margine direzionale dell'impulso" dice il
Dott. Milonni. "E' possibile avere l'impressione di inviare
informazione a velocità superluminale perfino se non si invia
affatto informazione."
La camera di cesio ha ricostruito l'intera forma dell'impulso, usando
solo la forma del precursore. Per la maggior parte dei fisici nessun
principio fondamentale é stato invalidato dai nuovi lavori.
Non tutti i fisici, tuttavia, concordano che la questione sia stata
risolta. "Questo problema é ancora aperto" dice il Dott. Ranfagni
del gruppo Italiano, che ha usato un ingegnoso insieme di ottiche
riflettenti per creare impulsi di microonde che sembrano viaggiare
almeno il 25% più veloci di c su brevi distanze.
Almeno un fisico, il Dott. Guenter Nimtz dell' Università di Colonia,
é dell'opinione che in un certo numero di esperimenti, incluso quello
del gruppo Italiano, si sia di fatto inviata informazione ad una
velocità superluminale. Ma neanche il Dott. Nimtz crede che questo
trucco permetta di viaggiare a ritroso nel tempo. Dice, in essenza,
che il tempo usato per leggere qualunque informazione in arrivo
andrà a sprecare ogni vantaggio temporale, rendendo impossibile
mandare segnali all'indietro nel tempo e cambiare eventi nel passato.
Il Dott. Steinberg afferma che, comunque finisca il dibattito, le
tecniche strettamente legate al lavoro del Dott. Wang potranno un
giorno essere usate per velocizzare segnali che normalmente vengono
rallentati durante il passaggio nei materiali ordinari che compongono
i circuiti. Una versione miniaturizzata del dispositivo del Dott.
Wang "é esattamente il tipo di sistema che si vorrebbe per una
simile applicazione" dice il Dott. Steinberg.
Tristemente per quelli che amerebbero vedere un microchip senza
limiti di velocità risulta che il trucco può aiutare i segnali a
viaggiare ad una velocità più prossima a c, ma non oltre.
( traduzione di Andrea Fabrello )

 saluti
Grazie Vinlab
Certo e' strano come le cose cambiano. Mi hanno sempre raccontato sui libri
che nulla potesse andare a velocita c...figuriamoci piu' veloce.
E magari qualcuno avra' fatto qualche risatina di sufficienza solo a sentir
un'ipotesi del genere. Adesso pero' avranno di cui pensare... heheh
Saluti


L'ho letto pure io,


notizia era gia' uscita un paio di anni fa...il fatto che la velocita'
media rimane sempre c, ossia quando invio un segnale il rilevatore
inizia a segnalale in un tempo inferiore a quello che ci metterebbe il
segnale a percorre il tratto tra emettitore e ricevitore e finisce di
segnalare dopo al tempo previsto...la velocita' media e' sempre c.
comunque e' roba che si sa da un paio di anni..
bye

 notizia era gia' uscita un paio di anni fa...
Su quale pubblicazione? Sulla base di quali esperimenti? Gradierei
delucidazioni.
Saluti,
Vinlab

> comunque e' roba che si sa da un paio di anni..
Insomma roba trascurabile :))
Ma per "velocita' media" cosa intendi? media > di c o media <= c ?
Sai certi dettagli non sono trascurabili :)))

 delucidazioni.
No ne avrai mai :)