Quando pensiamo ai laser, Hollywood ha dipinto un’immagine di raggi luminosi e ampi che tagliano il vuoto. La realtà, tuttavia, è molto meno drammatica.

A differenza delle normali sorgenti luminose, i laser emettono una stretta, singola lunghezza d'onda della luce visibile, quindi ogni fotone nel raggio condivide quasi lo stesso colore. Questa coerenza fa apparire un raggio laser come un flusso concentrato e coerente in grado di tagliare o bruciare materiali. Il termine laser stesso è l'acronimo di "amplificazione della luce mediante emissione stimolata di radiazioni", che descrive il processo in cui gli atomi eccitati costringono gli elettroni a emettere fotoni in fase.

Poiché i fotoni di un laser sono così uniformi, di solito vediamo il raggio solo quando interagisce con la materia. Sulla Terra, polvere, nebbia o particelle di nuvole diffondono i fotoni, trasformando il flusso invisibile in una striscia visibile. Un puntatore laser portatile, ad esempio, produce solo un minuscolo punto rosso perché la sua emissione è troppo debole per generare un pennacchio visibile in condizioni atmosferiche normali.

I raggi visibili risultano dalla diffusione nell'atmosfera

Nel 2022, una serie di lampi laser verdi sono stati catturati in video sull’Atlantico. La fonte si è rivelata essere un satellite della NASA progettato per mappare le calotte glaciali e la topografia del territorio. I raggi erano visibili solo quando le nuvole diffondevano la luce, facendo apparire i laser come fugaci strisce verdi nel cielo. Questo incidente dimostra che i raggi laser richiedono che le particelle atmosferiche diventino visibili; altrimenti la luce resta invisibile ad occhio nudo.

Lo spazio è troppo vuoto per i raggi laser visibili

Al di là dell’atmosfera terrestre, a circa 400 miglia sopra la superficie, lo spazio è un vuoto quasi perfetto. Il mezzo interplanetario contiene circa un atomo per metro cubo, una densità insufficiente per disperdere o rifrangere i fotoni laser in un raggio visibile. Di conseguenza, gli iconici Phaser di Star Trek o l'imponente duello laser in Moonraker sembrerebbe invisibile se ambientato nel vuoto dello spazio.

Esistono tuttavia ambienti speciali in cui un laser potrebbe diventare percepibile. Nelle regioni dense di polvere o plasma, i fotoni sparsi potrebbero creare un debole bagliore, ma tali condizioni sono rare nella vastità dello spazio.

Un salto di qualità nella visibilità nel vuoto

Nel 2021, i ricercatori dell’Università di Bonn hanno dimostrato un metodo per rendere visibili i raggi laser anche nel vuoto. Pubblicato in Revisione fisica applicata , la tecnica utilizza diffusori ingegnerizzati per produrre un segnale rilevabile, una svolta che potrebbe migliorare l'allineamento del laser per l'informatica quantistica. Sebbene ciò non si traduca nella "danza laser" cinematografica vista nei film, segna un progresso significativo nella nostra comprensione della propagazione della luce in ambienti a bassa densità.

In breve, la rappresentazione hollywoodiana dei raggi laser nello spazio è un’esagerazione visiva. La fisica dell'emissione laser, combinata con il quasi vuoto dello spazio interstellare, fa sì che i raggi iconici che vediamo sullo schermo sarebbero invisibili agli osservatori oltre l'atmosfera terrestre.