Un team di fisici ha compiuto un passo avanti nella ricerca sulla creazione di laser più potenti utilizzando il suono anziché la luce, aprendo la strada a una vasta gamma di applicazioni pratiche. I laser sono dispositivi affascinanti, introdotti per la prima volta dagli umani negli anni ’60 e capaci di generare un fascio di luce coerente e concentrato grazie all’allineamento delle onde luminose. Questa caratteristica li rende molto luminosi e in grado di essere focalizzati in punti estremamente piccoli, come spiega la NASA.
Sebbene il suono e la luce abbiano differenze fondamentali nella loro propagazione – ad esempio, il suono si diffonde solo attraverso mezzi come i fluidi e i solidi – i fisici hanno lavorato alla creazione di laser sonori manipolando i fononi. Analogamente ai fotoni che costituiscono i fasci di luce, i fononi sono particelle quantistiche indivisibili che compongono un fascio di suono. Queste particelle derivano dal movimento collettivo di un’enorme quantità di atomi, simile all’onda che si forma in uno stadio sportivo grazie al movimento di migliaia di singoli spettatori.
Nella recente ricerca, gli scienziati hanno utilizzato una microsfera di ossido di silicio sospesa tramite fasci di luce per generare suoni ad alta frequenza al di là dell’udito umano. Manipolando la microsfera vibrante con un campo elettrico alternato, hanno ottenuto un’ampia amplificazione delle onde sonore a frequenze elevate. Applicando un’iniezione elettronica a un solo colore a questo sistema levitato, è stato possibile ottenere un’enorme amplificazione per tutti gli armonici dei fononi di ordine superiore, con una luminosità amplificata di più di 3 ordini e una larghezza di linea ristretta di 5 ordini, come spiegato dal team di ricerca.
Pur essendo l’esperimento condotto in un ambiente vuoto per misurare con precisione le onde sonore confinate all’interno della microsfera, rappresenta un passo significativo verso la realizzazione di laser sonici con potenziali applicazioni nell’esplorazione e mappatura oceanica tramite il suono, nonché nel progresso delle tecniche di imaging medico. Questo lavoro, che fornisce segnali più forti e di migliore qualità degli armonici coerenti dei fononi, è un passo fondamentale verso il controllo e l’utilizzo dei laser non lineari dei fononi per applicazioni come i pettini di frequenza dei fononi, i sensori di fononi a banda larga e la diagnosi biomedica ultrasonica.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista eLight, confermando il potenziale innovativo di questa ricerca nel campo della fisica e delle applicazioni tecnologiche avanzate.
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