I fisici ora possono creare laser più potenti dal suono

Dalla loro invenzione negli anni ’60, i laser, che utilizzano fasci di luce potenti e concentrati, hanno rivoluzionato molti campi, dalla medicina all’industria all’elettronica. Tuttavia, una nuova scoperta scientifica potrebbe presto rivoluzionare la nostra comprensione dei laser. I ricercatori stanno infatti lavorando su strumenti capaci di funzionare non con la luce, ma con il suono.

Come funzionano i laser tradizionali?

I laser tradizionali emettono luce da particelle chiamate fotoni. Questi fotoni si muovono insieme in sincronia con lunghezze d’onda molto simili. Questo è ciò che consente ai laser di produrre un fascio di luce sottile e potente, capace di essere focalizzato su un’area molto piccola o di percorrere grandi distanze senza perdere la sua intensità.

D’altra parte, il onde sonore lavorare diversamente. A differenza del leggeroil suono non può viaggiare nel vuoto. In realtà ha bisogno di un supporto come aria, acqua o solidi per propagarsi. Questa differenza fondamentale rende più difficile la creazione di un raggio sonoro focalizzato, simile a un laser. Tuttavia, un team di fisici ha compiuto un passo importante verso questo risultato.

Innovazione: un laser basato sul suono

Invece di usare i fotoni, hanno usato particelle sonore chiamate fononi. Proprio come i fotoni, obbediscono alle leggi della meccanica quantistica e si muovono in onde. Manipolando questi fononi, gli scienziati sono stati in grado di produrre un raggio sonoro focalizzato.

Per fare ciò, hanno sospeso una microsfera di ossido di silicio (una pallina) utilizzando fasci di luce, che hanno causato vibrazioni in questa sfera e generato onde sonore. Queste onde, impercettibili all’orecchio umano, venivano poi amplificate utilizzando un campo elettrico, che intensificava notevolmente il suono. Controllando questo processo, il team è stato in grado di amplificare le onde sonore fino a mille volte, creando un raggio sonoro che si comporta in modo simile a un laser leggero.

Perché questa scoperta è importante?

Questa innovazione apre la strada a molti applicazioni pratiche in vari campi. IL sonori laser potrebbe in particolare essere utilizzato in settori in cui il suono è più efficace della luce, come l’esplorazione subacquea o l’imaging medico.

Prendi l’esempio diesplorazione dell’oceano. Attualmente i ricercatori stanno già utilizzando le onde sonore per mappare il fondale marino, perché il suono viaggia molto bene nell’acqua. Un laser sonico consentirebbe quindi una mappatura più precisa e rapida inviando un raggio sonoro concentrato in grado di vedere più in dettaglio attraverso le profondità dell’oceano. Ciò potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione degli ecosistemi marini e consentire importanti scoperte scientifiche.

In medicinalei laser sonici potrebbero anche migliorare le attuali tecnologie di imaging a ultrasuoni. Gli ultrasuoni sono già ampiamente utilizzati per visualizzare l’interno del corpo, ma un raggio sonoro più potente e preciso potrebbe migliorare la qualità dell’immagine e consentire diagnosi ancora più rapide e accurate. Inoltre, questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per tecniche biomediche avanzate e offrire così un nuovo modo di esplorare i tessuti viventi o addirittura di trattare alcune malattie con una precisione mai raggiunta prima.

Quali sono le sfide future?

Anche se questa scoperta è promettente, resta ancora da fare sfide da superare prima che i laser sonori diventassero la tecnologia tradizionale. Per il momento, gli esperimenti sono stati infatti condotti in condizioni molto controllate in ambienti sottovuoto. Ciò consente ai ricercatori di misurare e amplificare meglio le onde sonore. Il prossimo passo sarà trovare modi per far funzionare questa tecnologia in condizioni più realistiche come l’aria o l’acqua, dove le onde sonore si comportano diversamente.

Tuttavia, gli scienziati sono ottimisti riguardo potenziale futuro laser sonori. Sperano che nei prossimi anni questa tecnologia venga sviluppata abbastanza da essere utilizzata in un’ampia varietà di settori, dall’esplorazione delle profondità marine alla diagnostica medica avanzata.

I dettagli dello studio sono pubblicati sulla rivista eLight.