I ricercatori dell'Università di Tel Aviv hanno dimostrato per la prima volta il riflusso della luce ottica che si propaga in avanti. Il fenomeno, teorizzato più di 50 anni fa dai fisici quantistici, non è mai stato dimostrato con successo in nessun esperimento, fino ad ora.

"Questo fenomeno di 'riflusso' è piuttosto delicato e richiede un controllo squisito sullo stato di una particella, così la sua dimostrazione fu ostacolata per mezzo secolo, " spiega il Dr. Alon Bahabad del Dipartimento di Elettronica Fisica presso la Scuola di Ingegneria Elettrica della TAU, che ha condotto la ricerca per lo studio.

"Questo fenomeno rivela un comportamento non intuitivo di un sistema composto da onde, che si tratti di una particella in meccanica quantistica o di un raggio di luce. La nostra dimostrazione potrebbe aiutare gli scienziati a sondare l'atmosfera emettendo un raggio laser e inducendo un segnale che si propaga all'indietro verso la sorgente laser da un dato punto davanti alla sorgente laser. È anche rilevante per i casi in cui è richiesto un controllo preciso dei campi luminosi in piccoli volumi, come la microscopia ottica, pinzette sensoriali e ottiche per lo spostamento di piccole particelle, " dice il dottor Bahabad.

Lo studio, pubblicato il 16 gennaio in ottica , è stato condotto dagli studenti laureati del Dr. Bahabad Dr. Yaniv Eliezer, ora alla Yale University, e Tommaso Zaccaria.

La luce è simile alle particelle quantistiche in quanto entrambe possono essere costruite da onde interferenti. Una tale costruzione, in cui si sommano più onde per produrre una nuova onda, è noto come sovrapposizione. Se una speciale sovrapposizione di onde, tutto si propaga in avanti, è costruito, l'onda complessiva può realizzare ciò che viene chiamato "riflusso ottico".

Nel loro esperimento di olografia, gli scienziati hanno diviso e riassemblato un raggio laser sotto forma di onde luminose che si propagavano ad angoli positivi rispetto a un asse. I diversi fasci di luce dovevano essere costruiti con molta attenzione, con valori precisi per la loro forza e ritardo. Una volta creata la sovrapposizione, una piccola fessura è stata impostata e spostata perpendicolarmente alla trave per, in effetti, misurare la direzione del raggio in punti diversi.

La luce che fuoriesce dalla fessura è stata rivelata nella maggior parte dei luoghi come si muoveva con un angolo positivo. Ma in alcune località, la luce che fuoriesce dalla fessura si propaga con un angolo negativo, anche se la luce che colpiva l'altro lato della fenditura era costituita da una sovrapposizione di fasci che si propagavano tutti con un angolo positivo.

"Abbiamo usato l'olografia per creare una chiara manifestazione dell'effetto di riflusso, " aggiunge il Dr. Bahabad. "Ci siamo resi conto ad un certo punto che possiamo utilizzare un nostro studio precedente, dove abbiamo scoperto il fenomeno matematico noto come suboscillazione, per aiutarci a progettare un raggio di luce con riflusso."

"Concludere, se onde interferenti, tutto va in una direzione, sono costruiti in modo speciale, e dovevi misurare la direzione di propagazione dell'onda complessiva in luoghi e tempi specifici, potresti scoprire che l'onda va all'indietro. Questa onda può descrivere una particella usando la meccanica quantistica. Questo comportamento sorprendente viola ogni intuizione che abbiamo acquisito dalla nostra esperienza quotidiana con il movimento di oggetti macroscopici. Tuttavia, obbedisce ancora alle leggi della natura."