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1.La luce
Si può considerare un fascio di radiazioni elettromagnetiche, percepibili dall'occhio umano, corrispondenti a un determinato insieme di lunghezze d'onda, dal violetto al rosso, che da una sorgente si dirama nello spazio con una velocità costante e finita di circa 300.000 chilometri al secondo.
Ogni radiazione ha una medesima radice, ma è distinguibile dalle altre per la frequenza e la lunghezza d'onda. La frequenza di un'onda è il numero di volte in cui la radiazione si ripete nell'unità di tempo; la lunghezza d'onda è la distanza percorsa da un'onda in un periodo. Se la lunghezza di un'onda è breve, maggiore è la sua frequenza.
L'unità di misura della frequenza è l'hertz, dal nome dello scienziato che ha dimostrato sperimentalmente l'esistenza di onde elettromagnetiche aventi tutte le proprietà di quelle luminose. La lunghezza d'onda viene misurata attraverso multipli e sottomultipli del metro.
La luce è generata nell'Universo dai processi di "fusione" nucleare all'interno delle fornaci stellari. Per Einstein la sua velocità non è superabile ma negli ultimi anni varie ricerche hanno scalfito questo dogma della fisica.
ll campo delle radiazioni elettromagnetiche è estremamente ampio e include, oltre alla luce visibile, le onde usate nelle trasmissioni radio e televisive, i raggi utilizzati per le radiografie mediche e industriali, i raggi della radiazione cosmica, e altri.
Il nostro occhio riconosce i cambiamenti di lunghezza d'onda delle radiazioni, dunque la luce visibile, sotto forma di mutamenti di colore, in un intervallo compreso tra 400 e 700 nanometri. Oltre questi dati l'occhio umano non è più in grado di distinguere le variazioni di lunghezza d'onda. La luce prodotta da una sorgente luminosa viene trasportata dalle radiazioni elettromagnetiche nello spazio sotto forma di energia, e viene misurata in quanti di luce, detti fotoni.
La notizia: la velocità della luce è stata superata!
Daniela Mugnai, Anedio Ranfagni e Rocco Ruggeri, ricercatori dell'Istituto sulle onde elettromagnetiche di Firenze, sarebbero riusciti a superare, in laboratorio, la velocità della luce. Notizia clamorosa anche se
già lo scorso anno il ricercatore Lijun Wang (Università di Princeton), era riuscito ad andare oltre quella velocità considerata insuperabile, 300 mila km/s, ottenendo addirittura un valore 300 volte superiore alla media.
I risultati degli italiani sono stati meno entusiasmanti in quanto i fotoni (le particelle luminose) hanno evidenziato una velocità da 2 a 4 volte superiore a quella naturale.
Proprio grazie a questo risultato, si è avuta la certezza che in natura non esistono leggi immutabili o che almeno, oggi, esse si rivelano, per l'uomo, insondabili e soprattutto che non esistono, neanche nella scienza, dogmi.
L'approfondimento
2. Più veloce della luce?
L'esperimento più controverso dell'anno
di Tiziano Cantalupi
Il mondo scientifico è in agitazione dopo che alcuni ricercatori hanno affermato di essere riusciti a far superare alla luce il limite "invalicabile" di 300.000 chilometri al secondo. "Newton" ha chiesto a un esperto di spiegare la portata dell'esperimento e le eventuali conseguenze, come la possibilità che il tempo si muova all'indietro...
Da qualche settimana il mondo scientifico è in subbuglio.
Due distinti gruppi di ricercatori, uno italiano (dell'Istituto di ricerca sulle onde elettromagnetiche del Cnr di Firenze) e uno statunitense (dell'Istituto di ricerca Nec di Princeton) hanno dimostrato che la velocità della luce non può essere considerata un limite invalicabile.
Il gruppo italiano, in particolare, con un semplice e ingegnoso esperimento, ha dimostrato che la velocità della luce può essere superata anche del 25 per cento. La teoria di relatività ristretta di Einstein afferma che nessuna entità può oltrepassare i 300.000 chilometri al secondo (il limite della propagazione delle onde luminose nel vuoto). Gli esperimenti condotti a Firenze hanno utilizzato un'antenna che irradiava un "pacchetto" di onde di 10 Gigahertz di frequenza: a un metro di distanza un'antenna a tromba ha captato le onde, poi visualizzate e misurate. La velocità osservata nell'esperimento sarebbe stata di circa 375.000 chilometri al secondo. Ben oltre il limite della velocità della luce.
"Tuttavia", precisa Daniela Mugnai, "anima" del gruppo fiorentino, "le onde elettromagnetiche che compongono il segnale con il quale si trasmette l'informazione continuano a rispettare la velocità della luce. Ad andare al di là del limite è invece la "velocità di gruppo" all'interno del treno di onde". In altre parole, ad avere questo comportamento sarebbe soltanto una frazione di onde elettromagnetiche, non il segnale nella sua globalità. Un po' come alcuni passeggeri che si muovano in un treno in corsa: anche se la loro velocità complessiva è superiore a quella del treno, essa non influisce sulla velocità del treno stesso (il segnale luminoso).
L'inversione del tempo.
La precisazione di Daniela Mugnai è fondamentale perché, in accordo alla teoria di relatività, una conseguenza del superamento della velocità della luce sarebbe l'inversione della direzione del tempo. Il tempo retrocederebbe e in un qualsiasi evento l'effetto arriverebbe prima della causa. Il fenomeno è stato sfruttato in tanti film di fantascienza, come Ritorno al futuro. Il protagonista si trova catapultato nel passato, riuscendo per esempio a incontrare il proprio nonno; con la possibilità di poter influire anche sul corso della sua vita. Negli esperimenti italiani e statunitensi, invece, non si verifica alcuna inversione temporale poiché la velocità del segnale trasmesso è circoscritta entro il limite di velocità della luce.
Violazioni anche in passato
Già negli scorsi anni sono stati condotti esperimenti sulla violazione della velocità della luce. Raymond Chiao dell'Università di Berkeley ha dimostrato, per esempio, che in speciali circostanze i fotoni (le particelle che compongono la luce) possono attraversare due punti separati da una barriera in un tempo praticamente uguale a zero. Questo processo, conosciuto col nome di "effetto tunnel quantistico", viene normalmente sfruttato nei semiconduttori a effetto tunnel. Purtroppo si tratta di un effetto probabilistico: si può cioè solo stabilire la probabilità che si verifichi, non si può sapere in precedenza quante e quali particelle lo sfrutteranno. Perciò non è possibile mandare informazioni utili in questo modo.
Gli esperimenti di questi giorni hanno però aperto interessanti prospettive nel campo dei computer. Un pacchetto di onde che viaggiasse a velocità superiore a quella della luce potrebbe essere usato per eccitare o diseccitare il circuito elettrico di un computer con notevolissimi vantaggi a livello di capacità di memoria e velocità di calcolo.
Relatività ridimensionata?
Se gli esperimenti italiani e statunitensi dovessero dimostrarsi corretti e non frutto di errori di metodo o illusioni (all'interno degli apparati strumentali la luce potrebbe percorrere scorciatoie "invisibili"), si aprirebbe un nuovo capitolo per la fisica. Risulterebbe quindi ridimensionato il ruolo della teoria di relatività ristretta, per lasciare spazio a nuovi modelli basati sulla violazione, seppur circoscritta, di "c" (la velocità della luce), una costante fondamentale nel descrivere il funzionamento dell'universo.
La teoria della relatività, pur rappresentando una pietra miliare nella storia del pensiero scientifico, non può infatti essere considerata perfetta o definitiva. Si pensi, per esempio, alla sua obiettiva incompatibilità con la teoria quantistica.
Si può considerare un fascio di radiazioni elettromagnetiche, percepibili dall'occhio umano, corrispondenti a un determinato insieme di lunghezze d'onda, dal violetto al rosso, che da una sorgente si dirama nello spazio con una velocità costante e finita di circa 300.000 chilometri al secondo.
Ogni radiazione ha una medesima radice, ma è distinguibile dalle altre per la frequenza e la lunghezza d'onda. La frequenza di un'onda è il numero di volte in cui la radiazione si ripete nell'unità di tempo; la lunghezza d'onda è la distanza percorsa da un'onda in un periodo. Se la lunghezza di un'onda è breve, maggiore è la sua frequenza.
L'unità di misura della frequenza è l'hertz, dal nome dello scienziato che ha dimostrato sperimentalmente l'esistenza di onde elettromagnetiche aventi tutte le proprietà di quelle luminose. La lunghezza d'onda viene misurata attraverso multipli e sottomultipli del metro.
La luce è generata nell'Universo dai processi di "fusione" nucleare all'interno delle fornaci stellari. Per Einstein la sua velocità non è superabile ma negli ultimi anni varie ricerche hanno scalfito questo dogma della fisica.
ll campo delle radiazioni elettromagnetiche è estremamente ampio e include, oltre alla luce visibile, le onde usate nelle trasmissioni radio e televisive, i raggi utilizzati per le radiografie mediche e industriali, i raggi della radiazione cosmica, e altri.
Il nostro occhio riconosce i cambiamenti di lunghezza d'onda delle radiazioni, dunque la luce visibile, sotto forma di mutamenti di colore, in un intervallo compreso tra 400 e 700 nanometri. Oltre questi dati l'occhio umano non è più in grado di distinguere le variazioni di lunghezza d'onda. La luce prodotta da una sorgente luminosa viene trasportata dalle radiazioni elettromagnetiche nello spazio sotto forma di energia, e viene misurata in quanti di luce, detti fotoni.
La notizia: la velocità della luce è stata superata!
Daniela Mugnai, Anedio Ranfagni e Rocco Ruggeri, ricercatori dell'Istituto sulle onde elettromagnetiche di Firenze, sarebbero riusciti a superare, in laboratorio, la velocità della luce. Notizia clamorosa anche se
già lo scorso anno il ricercatore Lijun Wang (Università di Princeton), era riuscito ad andare oltre quella velocità considerata insuperabile, 300 mila km/s, ottenendo addirittura un valore 300 volte superiore alla media.
I risultati degli italiani sono stati meno entusiasmanti in quanto i fotoni (le particelle luminose) hanno evidenziato una velocità da 2 a 4 volte superiore a quella naturale.
Proprio grazie a questo risultato, si è avuta la certezza che in natura non esistono leggi immutabili o che almeno, oggi, esse si rivelano, per l'uomo, insondabili e soprattutto che non esistono, neanche nella scienza, dogmi.
L'approfondimento
2. Più veloce della luce?
L'esperimento più controverso dell'anno
di Tiziano Cantalupi
Il mondo scientifico è in agitazione dopo che alcuni ricercatori hanno affermato di essere riusciti a far superare alla luce il limite "invalicabile" di 300.000 chilometri al secondo. "Newton" ha chiesto a un esperto di spiegare la portata dell'esperimento e le eventuali conseguenze, come la possibilità che il tempo si muova all'indietro...
Da qualche settimana il mondo scientifico è in subbuglio.
Due distinti gruppi di ricercatori, uno italiano (dell'Istituto di ricerca sulle onde elettromagnetiche del Cnr di Firenze) e uno statunitense (dell'Istituto di ricerca Nec di Princeton) hanno dimostrato che la velocità della luce non può essere considerata un limite invalicabile.
Il gruppo italiano, in particolare, con un semplice e ingegnoso esperimento, ha dimostrato che la velocità della luce può essere superata anche del 25 per cento. La teoria di relatività ristretta di Einstein afferma che nessuna entità può oltrepassare i 300.000 chilometri al secondo (il limite della propagazione delle onde luminose nel vuoto). Gli esperimenti condotti a Firenze hanno utilizzato un'antenna che irradiava un "pacchetto" di onde di 10 Gigahertz di frequenza: a un metro di distanza un'antenna a tromba ha captato le onde, poi visualizzate e misurate. La velocità osservata nell'esperimento sarebbe stata di circa 375.000 chilometri al secondo. Ben oltre il limite della velocità della luce.
"Tuttavia", precisa Daniela Mugnai, "anima" del gruppo fiorentino, "le onde elettromagnetiche che compongono il segnale con il quale si trasmette l'informazione continuano a rispettare la velocità della luce. Ad andare al di là del limite è invece la "velocità di gruppo" all'interno del treno di onde". In altre parole, ad avere questo comportamento sarebbe soltanto una frazione di onde elettromagnetiche, non il segnale nella sua globalità. Un po' come alcuni passeggeri che si muovano in un treno in corsa: anche se la loro velocità complessiva è superiore a quella del treno, essa non influisce sulla velocità del treno stesso (il segnale luminoso).
L'inversione del tempo.
La precisazione di Daniela Mugnai è fondamentale perché, in accordo alla teoria di relatività, una conseguenza del superamento della velocità della luce sarebbe l'inversione della direzione del tempo. Il tempo retrocederebbe e in un qualsiasi evento l'effetto arriverebbe prima della causa. Il fenomeno è stato sfruttato in tanti film di fantascienza, come Ritorno al futuro. Il protagonista si trova catapultato nel passato, riuscendo per esempio a incontrare il proprio nonno; con la possibilità di poter influire anche sul corso della sua vita. Negli esperimenti italiani e statunitensi, invece, non si verifica alcuna inversione temporale poiché la velocità del segnale trasmesso è circoscritta entro il limite di velocità della luce.
Violazioni anche in passato
Già negli scorsi anni sono stati condotti esperimenti sulla violazione della velocità della luce. Raymond Chiao dell'Università di Berkeley ha dimostrato, per esempio, che in speciali circostanze i fotoni (le particelle che compongono la luce) possono attraversare due punti separati da una barriera in un tempo praticamente uguale a zero. Questo processo, conosciuto col nome di "effetto tunnel quantistico", viene normalmente sfruttato nei semiconduttori a effetto tunnel. Purtroppo si tratta di un effetto probabilistico: si può cioè solo stabilire la probabilità che si verifichi, non si può sapere in precedenza quante e quali particelle lo sfrutteranno. Perciò non è possibile mandare informazioni utili in questo modo.
Gli esperimenti di questi giorni hanno però aperto interessanti prospettive nel campo dei computer. Un pacchetto di onde che viaggiasse a velocità superiore a quella della luce potrebbe essere usato per eccitare o diseccitare il circuito elettrico di un computer con notevolissimi vantaggi a livello di capacità di memoria e velocità di calcolo.
Relatività ridimensionata?
Se gli esperimenti italiani e statunitensi dovessero dimostrarsi corretti e non frutto di errori di metodo o illusioni (all'interno degli apparati strumentali la luce potrebbe percorrere scorciatoie "invisibili"), si aprirebbe un nuovo capitolo per la fisica. Risulterebbe quindi ridimensionato il ruolo della teoria di relatività ristretta, per lasciare spazio a nuovi modelli basati sulla violazione, seppur circoscritta, di "c" (la velocità della luce), una costante fondamentale nel descrivere il funzionamento dell'universo.
La teoria della relatività, pur rappresentando una pietra miliare nella storia del pensiero scientifico, non può infatti essere considerata perfetta o definitiva. Si pensi, per esempio, alla sua obiettiva incompatibilità con la teoria quantistica.
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