Simile all'occhio di un uragano, fisici dell'istituto di ricerca AMOLF, l'Università di Amsterdam e l'Università del Texas ad Austin, hanno catturato la luce nell'occhio di un vortice ottico. La ricerca sarà pubblicata il 4 giugno ^ns nella rivista top Fotonica della natura .

"La luce potrebbe muoversi in qualsiasi direzione, ma non lo fa, " afferma il ricercatore Hugo Doeleman del gruppo AMOLF Resonant Nanophotonics e dell'Università di Amsterdam. "È un fenomeno strano. È come rinchiudere la luce in una prigione dai muri invisibili." Questo fenomeno, che i famosi fisici Von Neumann e Wigner predissero per gli elettroni nel 1929, è stato riscontrato anche alla luce. Nel gergo della ricerca, si chiama stato legato nel continuum (BIC). Un BIC si verifica quando le onde luminose vengono catturate e rimangono da qualche parte senza che nulla si opponga al loro movimento. "La luce potrebbe sfuggire ma non lo fa, "dice Doeleman.

Nel 2014, un gruppo di ricercatori del MIT, Harvard, e Yale hanno predetto che questi BIC sono il centro di una sorta di vortice ottico. Doeleman e i suoi colleghi Wouter den Hollander e Femius Koenderink hanno ora dimostrato sperimentalmente l'esistenza di un tale vortice. Sono riusciti a produrre un BIC e dimostrare che la luce viene catturata in un vortice di polarizzazione, come previsto:la luce viene catturata nell'occhio del ciclone. I ricercatori di Amsterdam hanno lavorato a stretto contatto con due ricercatori degli Stati Uniti, Francesco Monticone (ora alla Cornell University) e Andrea Alù (ora alla City University of New York) per capire come il vortice cattura la luce.

Per produrre un BIC, è necessario un campione con due canali ottici che diffondono la luce laser in ingresso. Il campione prodotto ad AMOLF consisteva in una fila di barre in miniatura di nitruro di silicio su una sottile membrana di vetro. A causa dell'interferenza causata dalla struttura del campione, si forma una forma a vortice nella direzione di polarizzazione della luce. Ciò si verifica intorno al punto in cui viene catturata la luce:l'occhio. Il team ha sviluppato un modello che mostra cosa è successo nel loro campione. "Il modello rivela che questo muro invisibile, che la luce non può passare, sorge proprio quando le onde luminose diffuse dai due canali interferiscono in modo distruttivo. Questa è precisamente la condizione che definisce l'occhio del ciclone".

L'aspetto più sorprendente è che il vortice rende il BIC robusto, dice Doeleman. "Finché c'è un vortice, c'è un occhio. Piccole imperfezioni possono spostare o deformare il vortice, ma l'occhio si muove con esso. Paragonabile a quando si muove un uragano, l'occhio si muove con esso. Solo se il vortice scompare completamente scompare anche il BIC." Questo sarà utile per applicazioni in fotonica, poiché significa che il BIC è tollerante per le aberrazioni che si verificano sempre.

A lungo termine, I BIC potrebbero essere utili per fabbricare piccoli laser. Doeleman:"Per fare un buon laser, devi essere in grado di catturare la luce per un po' di tempo e concentrarla." Un laser così piccolo può quindi essere posizionato su un chip fotonico. "Tuttavia, questo è qualcosa a lungo termine. Per adesso, siamo principalmente affascinati dal fenomeno reale. Siamo all'inizio per scoprire cosa possono fare i BIC".