TRANSFORM OPTICS: Come diventare invisibili: la scienza oltre la fantasia
L'idea dietro alla scienza dell'invisibilità sembra venire da un reame fantastico fuori dalla portata dei laboratori. Tuttavia, gli strumenti usati per studiarlo non sono complicati di per sé. Il lavoro del prof. Leonhardt studia gli aspetti pratici dell'invisibilità, basandosi sulla scienza ottica d'avanguardia che ha anche profonde implicazioni per la teoria della relatività. La scienza di tutti i giorni Questa ricerca si fonda sulla connessione tra la geometria e l'ottica, ad esempio per studiare la curvatura spazio/temporale. Questo tipo di fisica ad alto impatto potrebbe sembrare lontana dalla vita di tutti i giorni, ma questa stessa fisica governa l'ottica delle lenti di ingrandimento o lo spostamento degli oggetti nell'acqua. Il modo migliore di descrivere questo processo è pensare a un pesce in un acquario. Vediamo il pesce in posti diversi da quelli in cui si trova in realtà perché l'acqua distorce l'immagine. La nostra percezione dello spazio è quindi alterata dall'acqua, poiché la nostra percezione è creata dal modo in cui la luce percepisce lo spazio alterato. Il team di ricerca sta testando questa distinzione portandola agli estremi, per vedere fino a che punto può arrivare e se si possono sviluppare idee nuove e intriganti. I fondamenti della scienza I misteri dell'ottica suscitano l'interesse degli scienziati da oltre mille anni. Hanno ispirato la ricerca su quello che le nuove tecnologie possono insegnarci sull'intersezione tra fisica e ottica. Andando oltre questa esplorazione teorica, il prof. Leonhardt sta tracciando le potenziali applicazioni pratiche, ad esempio per quanto riguarda la chiarezza e la risoluzione delle tecniche di imaging e le implicazioni per la fisica quantistica. Le forze che agiscono in un vuoto quantistico sono particolarmente interessanti per questo progetto. Anche se questi concetti sembrano astratti, il prof. Leonhardt spiega che il vuoto è una cosa che proviamo ogni giorno: "Queste forze sono quelle che fanno attaccare una multa al parabrezza. Entrambe le superfici sono elettricamente neutre, ma nonostante ciò si attraggono l'un l'altra. Queste forze sono particolarmente importanti per i dispositivi micromeccanici nei quali possono fare in modo che parti del meccanismo si blocchino. Il nostro lavoro dovrebbe contribuire allo sviluppo di dispositivi senza frizione. Il vuoto quantistico è anche l'elemento che guida il comportamento delle particelle all'orizzonte degli eventi, solo su scala cosmologica. Questa ricerca potrebbe far luce sui misteri dell'energia oscura, la forza repulsiva che dà energia all'universo, ma sulla quale si sa ben poco." L'attrattiva dell'ottica L'attuale linea di ricerca del prof. Leonhardt è cominciata quindici anni fa, quando stava tenendo una serie di lezioni sulla relatività generale. I dettagli di questo concetto erano nuovi e lo spinsero a pensare a come poteva avviarli in modo chiaro e a studiare le connessioni tra quello che stava insegnando e il suo background nel campo dell'ottica. Questo progetto dovrebbe ampliare le nostre conoscenze del mondo sia su piccola scala che su scala cosmologica. Il prof. Leonhardt sottolinea che l'impegno del CER nel finanziare la ricerca di frontiera fa sì che "idee che sembrano stravaganti possano essere portate avanti. Perché se sono giuste dovrebbero essere prese sul serio, per quanto possano sembrare bizzarre. La cosa importante è quello che ci insegnano." Il mondo oltre il laboratorio La ricerca del prof. Leonhardt è molto ingegnosa, ma gli strumenti che usa non sono particolarmente sofisticati. Secondo lui, è proprio questo che attirerà il pubblico del TEDx. Osserva che il pubblico può essere "interessato dalla ricerca di frontiera senza neanche identificarla come tale. Occorre far capire che la ricerca ha bisogno di tempo. Non abbiamo sempre bisogno di pensare in termini di applicazioni, anche se ovviamente queste possono emergere nel corso della ricerca. Se non sosteniamo la ricerca di frontiera continueremo semplicemente a raffinare le tecnologie esistenti. Potremmo persino restare a corto di idee." Parlando dell'evento TEDx, il prof. Leonhardt è sicuro che questi eventi di divulgazione siano fondamentali, perché la scienza è "finanziata pubblicamente e quindi il pubblico dovrebbe sapere dove finisce il denaro, che non viene sprecato e che invece produce idee e applicazioni interessanti Il finanziamento del CER è concentrato sul singolo ricercatore, un particolare che secondo il prof. Leonhardt si adatta perfettamente alla generazione di idee. La flessibilità promuove il tipo di scienza nella quale per definizione non si conoscono ancora le risposte. Ispirato anche dal rapporto tra letteratura di fantasia, la scienza e la musica, paragona la sua scienza a un'orchestra "nella quale sia il direttore che i vari musicisti sono necessari per eseguire l'opera." Ascolta l'intervento del prof. Leonhardt il 1º dicembre alle 14:15 (BOZAR, Salle Henry Le Boeuf).
Parole chiave
TRANSFORM OPTICS, invisibilità, fotonica, ottica, vuoto quantistico