La dispersione delle onde appare praticamente ovunque nella vita di tutti i giorni, dalle conversazioni attraverso le stanze, alle onde dell'oceano che si infrangono su una spiaggia, da tramonti colorati, alle onde radar riflesse dagli aerei. I fenomeni di scattering appaiono anche in ambiti diversi come la meccanica quantistica e la gravitazione. Secondo Pavel Ginzburg, professore alla Scuola di Ingegneria Elettrica dell'Università di Tel Aviv, questi fenomeni diventano particolarmente interessanti quando le onde in questione incontrano un oggetto in movimento.

L'effetto Doppler di tutti i giorni è familiare, testimoniato dal cambiamento udibile di tono che si verifica, Per esempio, mentre la sirena di un'autopompa si avvicina, passa, e retrocede. L'idea che la frequenza osservata di un'onda dipenda dalla velocità relativa della sorgente e dell'osservatore, un aspetto popolare della teoria della relatività di Einstein, comporta implicazioni cosmiche per l'effetto Doppler, in particolare per le onde luminose. Ora, sembra che tra la relatività e il regime delle onde classiche (stazionarie), esiste un altro regime di fenomeni ondulatori, dove la memoria influenza il processo di dispersione.

L'effetto memoria altera la firma dell'onda Doppler

Come recentemente dimostrato da un team di scienziati guidati da Ginzburg, tra cui l'autore principale Vitali Kozlov e i coautori Sergey Kosulnikov e Dmytro Vovchuk, l'effetto Doppler può essere drammaticamente alterato dai ricordi di precedenti interazioni d'onda. Nello specifico, quando i dipoli rotanti sono disposti in modo da conservare una lunga memoria delle interazioni passate con un'onda incidente, la firma Doppler mostra picchi asimmetrici nello spettro diffuso. Piuttosto che svanire rapidamente, queste interazioni passate di lunga durata influenzano l'evoluzione presente e futura del sistema in esame.

"L'effetto memoria appena scoperto è universale, " osserva Ginzburg, "Può emergere in una varietà di scenari legati alle onde:dall'ottica, dove i laser sono molecole rotanti, all'astronomia, dove i dipoli rotanti possono approssimare le stelle di neutroni." Sebbene l'effetto sia universale, Ginzburg osserva che non tutti gli scatterer possiedono una lunga memoria. "L'effetto è introdotto di proposito, ad esempio con circuiteria concentrata nel caso di applicazioni elettromagnetiche, " spiega Ginzburg. Egli ipotizza che l'effetto memoria possa contribuire ad una maggiore efficienza di identificazione e classificazione dei bersagli radar, tra le altre applicazioni, come la radiometria stellare.

Il team di Ginzburg si è proposto di rispondere alla domanda se esiste "un regime di interazione trascurato, che da un lato non richiede velocità relativistiche ma dall'altro non può essere spiegato direttamente con la fisica stazionaria classica." Il team ha scelto un semplice caso di un dipolo rotante come modello matematico che è "capace di descrivere le proprietà di molti oggetti reali , come i quasar in astronomia o le pale rotanti di un elicottero nelle applicazioni radar, "Secondo Ginzburg.

I ricercatori sperano che questi effetti di memoria recentemente dimostrati verranno utilizzati per far progredire la nostra comprensione dell'universo che ci circonda e contribuire a dare origine a nuove applicazioni tecnologiche che sfruttano i materiali a memoria lunga per imprimere tracce di movimento su onde sparse.