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Notiziario Marketpress di
Lunedì 19 Aprile 2010 |
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LA TECNOLOGIA DEL LASER FA UN SALTO QUANTISTICO
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Bruxelles, 19 aprile 2010 - Un team di ricerca dell´Università di Innsbruck, in Austria, finanziato dall´Ue, ha inventato un laser ad atomo singolo che funziona sulla base dello stesso principio di un laser tradizionale, ma ha anche proprietà meccaniche quantistiche nelle interazioni atomo-fotone. I risultati della ricerca, che sono stati pubblicati sulla rivista Nature Physics, porteranno a una più profonda comprensione delle proprietà del laser e saranno usate per misurare gas in tracce e composizioni dell´isotopo del carbonio nell´aria e nel terreno. L´unione europea ha sostenuto il lavoro tramite i progetti Qubits ("Quantum based information processing and transfer using single atoms and photons") e Quest, entrambi finanziati dal Quinto programma quadro (5° Pq), e dal progetto Scala ("Scalable quantum computing with light and atoms"), finanziato nell´ambito del Sesto programma quadro (6° Pq). Altri fondi sono stati stanziati dalla Federazione dell´industria austriaca per il Tirolo e dal Fondo austriaco per la scienza. I primi laser (onde di luce elettromagnetiche prodotte artificialmente che possono essere manipolate da lenti) sono stati sviluppati appena 50 anni fa. Oggi la tecnologia laser è entrata a far parte della nostra vita quotidiana, essendo ampiamente usata in molti settori, specialmente nel campo dell´elettronica, della medicina, dell´industria, della salute e della bellezza, della sicurezza e dell´intrattenimento. Un laser classico consiste in un mezzo di guadagno (amplificatore) all´interno di una cavità ottica altamente riflettente nella quale la luce viene amplificata. In questo tipo di laser c´è un grande aumento nella potenza di uscita quando si raggiunge una certa soglia. A questo punto, il guadagno (amplificazione) è equivalente alle perdite della luce che circola attraverso la cavità. Più è alto il numero di fotoni, più è potente l´amplificazione della luce. Il team di ricerca dell´Università di Innsbruck si è proposto di dimostrare che si può raggiungere una soglia laser al livello dell´elemento di costruzione più piccolo possibile, e cioè un singolo atomo che interagisce con un modo singolo in una cavità ottica. Per fare ciò, i ricercatori hanno confinato un singolo ione di calcio in una trappola ionica e lo hanno eccitato con laser esterni. La cavità ottica nella struttura consiste in due specchi che intrappolano e accumulano i fotoni emessi dallo ione in un modo. Lo ione viene eccitato ciclicamente da un laser esterno e a ogni ciclo un fotone si aggiunge al modo della cavità che amplifica la luce. Per coppie atomo-cavità forti, il regime dell´atomo e della cavità mostra un comportamento meccanico quantistico: solo singoli fotoni possono essere introdotti nella cavità. "Di conseguenza, le emissioni stimolate e la soglia sono assenti", ha spiegato l´autore principale dello studio, François Dubin dell´Università di Innsbruck. Questa recente ricerca segue uno studio simile condotto diversi anni fa nel quale si era dimostrato il laser quantistico. La nuova ricerca è diversa in quanto l´accoppiamento può essere messo a punto nel modo della cavità. Il team di ricerca ha scoperto che, scegliendo il parametro giusto dell´impulso laser, si poteva ottenere un´eccitazione più forte e quindi aggiungere più fotoni alla cavità. Sebbene ci fosse ancora meno di un fotone nella cavità, i ricercatori sono stati in grado di osservare l´emissione stimolata nella forma di una soglia. "Un atomo singolo è un aplificatore molto debole. Di conseguenza, la soglia è molto meno pronunciata rispetto a quanto accade nei laser tradizionali", ha detto il dottor Piet Schmidt dell´Università di Innsbruck. In un laser tradizionale, più è forte l´eccitazione, più è alto il risultato, ma questo non succede nel laser a singolo atomo dell´Università di Innskbruck. Nel loro dispositivo il risultato è smorzato. Il team progetta di ampliare le proprie ricerche studiando la transizione da laser classici a laser quantistici attraverso l´aggiunta controllata di sempre più ioni ad interagire con il campo di luce. Per maggiori informazioni, visitare: Università di Innsbruck: http://www.Uibk.ac.at/ Nature Physics: http://www.Nature.com/nphys/index.html |
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