I ricercatori di ottica dell'Università del Queensland e dei Nokia Bell Labs negli Stati Uniti hanno sviluppato una nuova tecnica per dimostrare l'inversione temporale delle onde ottiche, che potrebbe trasformare i campi dell'imaging biomedico avanzato e delle telecomunicazioni.

L'inversione temporale delle onde in fisica non significa viaggiare indietro nel tempo; descrive un tipo speciale di onda che può ripercorrere un percorso a ritroso attraverso un oggetto, come se guardassi un film dell'onda che viaggia, suonato al contrario.

Dr. Mickael Mounaix e Dr. Joel Carpenter di UQ, insieme al team del Dr. Nick Fontaine presso i Nokia Bell Labs, sono i primi a dimostrare questa volta l'inversione delle onde ottiche, utilizzando un nuovo dispositivo sviluppato da loro che consente il controllo 3D completo della luce attraverso una fibra ottica.

"Immagina di lanciare un breve impulso di luce da un punto minuscolo attraverso un materiale dispersivo, come nebbia, " ha detto il dottor Mounaix.

"La luce inizia in una singola posizione nello spazio e in un singolo punto nel tempo, ma si disperde mentre viaggia attraverso la nebbia e arriva dall'altra parte in molte posizioni diverse in tempi diversi.

"Abbiamo trovato un modo per misurare con precisione dove arriva tutta quella luce diffusa e a che ora, quindi crea una versione "indietro" di quella luce, e rimandarlo indietro attraverso la nebbia.

"Questa nuova onda di luce invertita nel tempo ripercorrerà il processo di diffusione originale come guardare un film al contrario, arrivando finalmente alla fonte proprio come è iniziata:una singola posizione in un singolo punto nel tempo".

Il dottor Carpenter ha detto che la versione al contrario del raggio di luce, nota come onda invertita nel tempo, era un oggetto 3-D dall'aspetto casuale, come una piccola nuvola di luce.

"Per creare quella nuvola leggera, devi prendere una palla di luce iniziale che vola nel sistema, e poi scolpiscilo nella struttura 3D che desideri, " ha detto il dottor Carpenter.

"Quella scultura deve avvenire su scale temporali di trilionesimi di secondo, quindi è troppo veloce da scolpire usando parti mobili o segnali elettrici, immaginalo come sparare a una palla di argilla ad alta velocità attraverso un apparato statico senza parti mobili, che affetta la palla, devia i pezzi, e poi ricombina i pezzi per produrre una scultura in uscita, tutto mentre l'argilla vola senza mai rallentare.

Il dottor Fontaine ha affermato che non esisteva alcun dispositivo in grado di controllare e modellare completamente un raggio di luce in 3-D prima che il team sviluppasse questa tecnica.

"È molto importante controllare l'erogazione della luce nel modo più accurato possibile per molte applicazioni, che vanno dall'imaging all'intrappolamento di oggetti con la luce, alla creazione di raggi laser molto intensi, " disse il dottor Fontaine.

Utilizzando il nuovo dispositivo, i ricercatori saranno in grado di condurre esperimenti che prima erano impossibili, mettendo alla prova concetti teorici in molti campi.

Questa ricerca è stata pubblicata in Comunicazioni sulla natura .