Galileo Giornale di scienza e problemi globali

Il primo oggetto di antimateria ottica

Un quadratino di antimateria ottica, in grado di annullare la propagazione della luce nell’aria e che, quindi, risulta totalmente invisibile. Lo hanno creato i ricercatori italiani dell’Istituto per la microelettronica e microsistemi (Imm-Cnr) di Napoli in collaborazione con i fisici del Berkeley Lab. Ed è il primo oggetto di antimateria ottica, dimostrazione sperimentale della sua esistenza. Lo studio (qui è possibile scaricare la versione in pdf), coordinato da Vito Mocella, si è guadagnato la copertina della rivista Physical Review Letters. 

Il tassello è costituito da un metamateriale, ovvero un materiale modificato nella sua struttura - a livello nanometrico - per conferirgli proprietà diverse da quelle a cui siamo abituati: in questo caso quelle inerenti alla dispersione della luce.

I ricercatori sono partiti da strisce di silicio su cui hanno praticato piccolissimi fori (dell’ordine di milionesimi di millimetro, figura b): il materiale così ingegnerizzato (metamateriale, appunto) risulta avere un indice di rifrazione della luce pari a -1, opposto cioè a quello dell’aria (+1). In pratica è come se la luce andasse al contrario nei due mezzi. Un migliaio di strisce del metamateriale è stato alternato ad altrettante “strisce” d’aria di uguale ampiezza (su un substrato di ossido di silicio, figura b), creando un sistema che dal punto di vista della luce è fatto di aria e “anti-aria”: “Quando la luce lo attraversa è come se non avesse attraversato né l’una né l’altra perché le diffrazioni si annullano e la luce non esce”, ha spiega Mocella a Galileo.

Aria e anti-aria sono quindi rese invisibili quando sono affiancate, almeno per una certa lunghezza d’onda. L’effetto “trasparenza” infatti non riesce per tutte le lunghezze d’onda contemporaneamente, ma solo per una alla volta. In questo caso l’esperimento è stato fatto con l’infrarosso. “Dipende dalla grandezza dei fori praticati sul silicio: cambiando il disegno cambia anche la lunghezza d’onda a cui l’oggetto diventa invisibile”, ha continuato Mocella.

Il problema di condurre l’esperimento per altre lunghezze d’onda risiede nella precisione richiesta e nel fatto che il materiale, in questo caso il silicio, può non mantenere altre proprietà. Creare oggetti grandi è invece una questione di pazienza. Per ora, infatti, il tassello di antimateria ha solo quattro millimetri di lato e, sottolineano gli autori, si è ancora lontani dal realizzare un oggetto che abbia le caratteristiche del mantello di Harry Potter. Applicazioni più realistiche? Nel settore dell’elettronica (componenti hardware) o per schermare luoghi come le camere operatorie e le cabine di pilotaggio degli aerei, che devono essere protette dalle interferenze.  (t.m.)

Riferimento: DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.133902

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