Recentemente gli scienziati dell’Università di Rochester hanno sviluppato un dispositivo in grado di creare polaritoni: delle quasi-particelle che si comportano come se fossero dotate di massa negativa e che potrebbero essere utilizzate per creare una nuova generazione di dispositivi laser.
Particelle a massa negativa: dalla teoria alla pratica
La seconda legge di Newton afferma che le forza è uguale alla massa moltiplicata per l’accelerazione; usualmente le componenti dell’equazione sono tutti valori positivi e quindi, applicando un’accelerazione positiva a un oggetto con massa positiva anche la forza risultante avrà valore positivo e, spingendo l’oggetto, esso si sposterà in avanti. Ma, se l’oggetto fosse dotato di massa negativa, anche la forza risulterebbe negativa e, di conseguenza, l’oggetto si sposterebbe nella direzione opposta alla spinta.
Fino a poco tempo fa l’esistenza di una massa negativa era appannaggio solamente della fisica teorica. Recentemente i ricercatori dell’Università di Rochester hanno sviluppato un dispositivo in grado di creare polaritoni: delle quasi-particelle che si comportano come se fossero dotate di massa negativa.
Come nascono i polaritoni?
I ricercatori dell’Università di Rochester hanno confinato degli eccitoni (delle quasi-particelle che descrivono gli stati di eccitazione di un solido) in una microcavità ottica, ovvero uno spazio confinato da specchi nel quale viene fatta passare un’onda luminosa di una particolare lunghezza d’onda. Il risultato dell’interazione tra l’onda luminosa e gli eccitoni sono stati appunto dei polaritoni.
Analizzando le proprietà di queste quasi-particelle gli scienziati hanno scoperto che esse si comportano come se fossero dotate di massa negativa; ovvero, se accelerati in una direzione, si muovono nel verso opposto. Tale caratteristica, unita alle altre proprietà, potrebbe aprire nuove strade nello sviluppo di laser sempre più efficienti che richiederebbero solamente un millesimo dell’energia consumata da un laser convenzionale. Il laser del futuro insomma, a patto che se ne costruisca una versione in grado di funzionare a temperatura ambiente (i primi prototipi infatti funzionano a temperature prossime ai 30° Kelvin, ovvero -243° Celsius).