Una collaborazione di ricerca che include fisici teorici dell'Università di Bristol e Birmingham ha trovato un nuovo modo di valutare il modo in cui la luce scorre nello spazio, annodandolo.

La luce laser può sembrare una singola, raggio ben focalizzato. Infatti, è un campo elettromagnetico, vibrando in una forma ellittica in ogni punto dello spazio. Si dice che questa luce multidirezionale sia "polarizzata".

L'effetto può essere visto con occhiali da sole polarizzati, che lasciano penetrare una sola direzione della luce. Alzandoli al cielo e ruotandoli, gli spettatori vedranno macchie più scure e luminose mentre la luce che scorre in direzioni diverse appare e scompare.

Ora, gli scienziati sono stati in grado di utilizzare la tecnologia olografica per attorcigliare un raggio laser polarizzato in nodi.

Professor Mark Dennis, dalla School of Physics dell'Università di Bristol e dalla School of Physics and Astronomy dell'Università di Birmingham, ha condotto la parte teorica della ricerca.

Ha detto:"Abbiamo tutti familiarità con i nodi in sostanze tangibili come i lacci delle scarpe o il nastro. Un ramo della matematica chiamato "teoria dei nodi" può essere utilizzato per analizzare tali nodi contando i loro anelli e incroci.

"Con la luce, però, le cose si fanno un po' più complesse. Non è solo una singola trave filiforme che viene annodata, ma tutto lo spazio o 'campo' in cui si muove.

"Dal punto di vista matematico, non è il nodo che è interessante, è lo spazio intorno. Le proprietà geometriche e spaziali del campo sono conosciute come la sua topologia."

Per analizzare la topologia dei campi di luce annodati, ricercatori delle università di Bristol, Birmingham, Ottawa e Rochester hanno utilizzato fasci di luce polarizzata per creare strutture note come "singolarità di polarizzazione".

Scoperto dal professor John Nye a Bristol oltre 35 anni fa, le singolarità di polarizzazione si verificano nei punti in cui l'ellisse di polarizzazione è circolare, con altre polarizzazioni che li avvolgono. In 3 dimensioni, queste singolarità si verificano lungo linee, in questo caso creando nodi.

Il team è stato in grado di creare nodi di una complessità molto maggiore rispetto a quanto precedentemente possibile alla luce e li ha analizzati nei minimi dettagli.

Il professor Dennis ha aggiunto:"Uno degli scopi della topologia è parlare di mostrare i dati in termini di linee e superfici. Le superfici del mondo reale hanno molti più buchi di quanto previsto dalla matematica".