Le onde sonore acustiche leggere e ad alta frequenza in una minuscola struttura di vetro possono accoppiarsi fortemente l'una con l'altra ed eseguire una danza al passo.

Un team di ricercatori dell'Imperial College di Londra, l'Università di Oxford, e il National Physical Laboratory hanno raggiunto sperimentalmente un obiettivo di lunga data per dimostrare il cosiddetto "regime di accoppiamento forte" tra vibrazioni acustiche leggere e ad alta frequenza.

La ricerca del team avrà un impatto sull'elaborazione delle informazioni classiche e quantistiche e persino sui test della meccanica quantistica su larga scala. I dettagli della loro ricerca sono pubblicati oggi sulla prestigiosa rivista ottica .

Al centro della ricerca del team sono le "risonanze in modalità galleria sussurrata" in cui la luce rimbalza molte volte attorno alla superficie di una minuscola struttura di vetro rotonda mostrata nella figura sopra.

Questo fenomeno prende il nome da un effetto osservato nella cattedrale di St Paul nel diciannovesimo secolo, dove si poteva sussurrare lungo il muro dell'edificio della galleria rotonda ed essere ascoltati dall'altra parte.

"È affascinante che questi risonatori ad anello di vetro possano immagazzinare quantità eccessive di luce, che può "scuotere" le molecole nel materiale e generare onde acustiche, ", ha affermato il coautore del progetto, il dott. Pascal Del'Haye del National Physical Laboratory.

Mentre la luce circola attorno alla circonferenza della struttura in vetro, interagisce con una vibrazione acustica di 11 GHz che provoca la diffusione della luce nella direzione inversa. Questa interazione consente di scambiare energia tra la luce e il suono a una certa velocità. Però, sia il campo luminoso che quello sonoro decadranno a causa di processi simili all'attrito, impedendo ai due di ballare al passo.

Il team ha superato questa sfida utilizzando due di queste risonanze sussurro-gallery e ha ottenuto una velocità di accoppiamento che è maggiore di questi processi simili all'attrito, permettendo di osservare le firme della danza luce-suono.

Autore principale del progetto, Georg Enzian all'Università di Oxford, ha dichiarato:"Raggiungere questo regime di forte accoppiamento è stato un momento emozionante per noi". Professore Ian Walmsley, coautore del progetto, e Prevosto dell'Imperial College di Londra, ha dichiarato:"Sono entusiasta delle prospettive a breve e lungo termine di questa nuova piattaforma sperimentale".

Guardando avanti, il team sta ora preparando la prossima generazione di questi esperimenti che opereranno a temperature prossime allo zero assoluto. "Ciò consentirà di esplorare e utilizzare il comportamento della meccanica quantistica altamente sensibile per lo sviluppo di tecnologie quantistiche, " ha detto il ricercatore principale del progetto, Dr. Michael Vanner del Quantum Measurement Lab dell'Imperial College di Londra.