Per la prima volta, i fisici hanno eseguito un esperimento della doppia fenditura con fenditure temporali invece che spaziali. La diffusione delle frequenze del raggio di luce provoca una sovrapposizione nello spettro dei colori.

Londra, Inghilterra). In fisica, l’esperimento della doppia fenditura con due fenditure spaziali è uno dei più famosi. Un raggio di atomi, fotoni o elettroni viene diretto in una fenditura a due fenditure. Quindi il rilevatore dietro l’apertura vede un’apertura con due fenditure di linee chiare e scure, che indica che le particelle sono onde che possono essere annullate o amplificate.

fisico Imperial College di Londra Ora, per la prima volta, ha condotto un esperimento della doppia fenditura nel tempo invece che nello spazio. Secondo quanto pubblicato sulla rivista specializzata NaturaFisica Un raggio di luce non passa attraverso due fenditure adiacenti, ma attraverso una fenditura che si apre e si chiude in poche centinaia di femtosecondi. Ciò si traduce in due slot separati dal tempo.

Materiale semiconduttore di ossido di indio e stagno (ITO).

Per poter aprire e chiudere la fenditura in poche centinaia di femtosecondi, i fisici hanno utilizzato il materiale semiconduttore ossido di indio e stagno (ITO). Questo materiale può cambiare la sua riflettività e passare da uno stato altamente riflettente e quasi opaco a uno stato semitrasparente fornendo energia, ad esempio attraverso brevi impulsi laser.

Gli scienziati hanno prima esposto l’ITO trasparente alla luce infrarossa con una lunghezza d’onda di 1.300 nanometri, diretta al materiale con un angolo di incidenza di 60 gradi. Il rilevatore ha catturato la luce riflessa con un angolo opposto di 60 gradi. Il più delle volte, viene rilevata solo una piccola quantità di radiazione perché il materiale semiconduttore è trasparente. Solo durante due brevi fasi, chiamate fasi di fenditura, l’ITO riflette la radiazione incidente.

Inserisci lo spettro dei colori

In un esperimento a doppia fenditura con fenditure spaziali, la distribuzione della radiazione cambia. Tuttavia, l’esperimento della doppia fenditura, ora condotto nella dimensione temporale, ha cambiato la sua frequenza, il che significa che la luce viaggia a diverse lunghezze d’onda. Quindi la radiazione con un’ampia larghezza di banda colpisce il rivelatore.

“Il raggio di luce di prova viene ampliato spettralmente e rivela nuove frequenze fino a dieci larghezze di banda distanti dalla frequenza portante originale.”

La doppia fenditura nella dimensione temporale cambia il colore della luce e vengono generate onde luminose di diverso colore che interagiscono tra loro. L’interferenza amplifica alcune lunghezze d’onda attenuandone o annullandone altre. Ciò significa che nel rivelatore non esiste uno schema di aree chiare e scure, ma piuttosto una gamma di oscillazioni di frequenza.

Influisce sull’ampiezza delle oscillazioni di frequenza interferenti

“Con questo, abbiamo eseguito la versione temporale del classico esperimento a doppio raggio. Un raggio di luce diretto due volte attraverso un intervallo di tempo crea interferenze nello spettro di frequenza”.

In base alle misurazioni, il doppio intervallo di tempo modifica l’ampiezza delle oscillazioni di frequenza sovrapposte. Le bande di interferenza visibili sono determinate dalla forma degli intervalli.

Così il nostro esperimento rivela di più sulla natura fondamentale della luce. Allo stesso tempo, potrebbe servire come punto di partenza per lo sviluppo di materiali che controllano la luce nello spazio e nel tempo”.

Fisica della natura, doi: 10.1038/s41567-023-01993-w