View Full Version : Memorizzare un'immagine in un fotone!!!
jumpjack
23-01-2007, 08:20
Questo articolo sembra tratto da un romanzo di Asimov!!!
http://punto-informatico.it/p.aspx?id=1858800
Non credendo a quello che leggevo, ho cercato la fonte inglese:
http://physorg.com/news88439430.html
Non è esattamente la fonte orginale (sul sito della UR non riesco a trovare l'articolo), ma sembra comunque che sia stato tradotto da questo, l'articolo di PI.
E' questa frase che mi... rincoglionisce parecchio:
"Il professor Howell e il suo team sono finora stati in grado di rallentare i fasci di luce fino a 100 nanosecondi, e a comprimerli fino all'1% della loro lunghezza originaria. Il team sta ora lavorando per rallentare dozzine di fasci energetici fino a diversi millisecondi, così come 10.000 impulsi fino ad un nanosecondo"
In inglese non è molto meglio:
"Howell has so far been able to delay light pulses 100 nanoseconds and compress them to 1 percent of their original length. He is now working toward delaying dozens of pulses for as long as several milliseconds, and as many as 10,000 pulses for up to a nanosecond. "
forse al posto di "rallentare" si doveva mettere "ritardare"... ma resta il fatto che... non capisco di che cavolo parlano!!!
Hanno "ritardato gli ipulsi di luce"??? :confused: Hanno "compresso impulsi di luce all'1% della loro lunghezza"???
Raga, so che la meccanica quantistica stravolge i punti di vista... ma qui non sto proprio capendo un tubo!
Di che diavolo parlano?? :confused: :muro:
Come si fa a "immagazzinare la luce"?
O forse stanno "solo" parlando di una fotografia fatta usando un singolo fotone invece che un fascio di luce?
Se cosi' fosse, la domanda da porsi e': quanti fotoni servono per fare una foto classica? Immagino che la risposta sarà ancora piu' assurda della domanda...
Hanno "ritardato gli ipulsi di luce"??? :confused: Hanno "compresso impulsi di luce all'1% della loro lunghezza"???
La velocità della luce dipende dal materiale in cui si propaga. Facendo passare alcuni impulsi di luce in un materiale opportunamente scelto (in questo caso, vapori di Cesio) è possibile ritardare il loro tempo di arrivo. L'impulso si comprime perchè in un'onda vale la relazione l = v/f (f=frequenza, v=velocità, l=lunghezza d'onda): diminuendo la velocità, e a parità di frequenza, l'onda si accorcia.
In alcuni esperimenti si è riusciti a rallentare la luce fino a pochi m/s, o addirittura fermarla per una frazione di secondo. Nel caso fosse possibile "bloccare" indefinitamente un impulso di luce in un materiale, si potrebbe usare l'impulso per memorizzare informazione.
O forse stanno "solo" parlando di una fotografia fatta usando un singolo fotone invece che un fascio di luce?
Questa secondo me è la parte più confusa di tutto l'articolo. E' vero che ogni singolo fotone "conosce" l'intera forma della maschera che ha attraversato (per avere un'idea di come sia possibile, guarda questa (http://www.hwupgrade.it/forum/showthread.php?t=1387687) discussione), ma quando si deve misurare l'impulso si ottiene un singolo pixel (=posizione precisa sullo schermo), che è del tutto insufficiente a ricostruire l'immagine iniziale. Per ottenere una figura definita, o distinguere diverse maschere, è necessario usare molti fotoni: quindi non è vero che si può usare un singolo fotone per memorizzare l'immagine ;)
gabi.2437
23-01-2007, 12:11
1 immagine su 1 fotone? Qualcosa non quadra
jumpjack
23-01-2007, 13:05
Questa secondo me è la parte più confusa di tutto l'articolo. E' vero che ogni singolo fotone "conosce" l'intera forma della maschera che ha attraversato (per avere un'idea di come sia possibile, guarda questa (http://www.hwupgrade.it/forum/showthread.php?t=1387687) discussione), ma quando si deve misurare l'impulso si ottiene un singolo pixel (=posizione precisa sullo schermo), che è del tutto insufficiente a ricostruire l'immagine iniziale. Per ottenere una figura definita, o distinguere diverse maschere, è necessario usare molti fotoni: quindi non è vero che si può usare un singolo fotone per memorizzare l'immagine ;)
boh... a quanto capisco io rileggendo l'articolo (in inglese...), è come se avessero creato un tubo (famo a capisse...) in cui scorre UN fotone per volta, ma in cui scorrono PIU' fotoni UNO DOPO L'ALTRO; ognuno di essi passa, come onda, attraverso la "mascherina", "assumendone la forma", e grazie al susseguirsi di piu' fotoni/onde... succede che... cioe'... come dire.... :confused:
mmmh...
The pulse of light then entered a four-inch cell of cesium gas at a warm 100 degrees Celsius, where it was slowed and compressed, allowing many pulses to fit inside the small tube at the same time.
QUesto dualismo onda/particella mi ha sempre scombussolato i neuroni... :confused:
Ora invece sono MOLTO piu' confuso di quanto fossi finora. Non mi è piu' chiaro nemmeno come è fatto un "impulso luminoso": è un fotone? Una serie di fotoni? Un parallelo di fotoni? Una serie di fotoni in parallelo??? :muro: :muro: :muro:
Minchia che bordello.
Non mi è piu' chiaro nemmeno come è fatto un "impulso luminoso": è un fotone? Una serie di fotoni? Un parallelo di fotoni? Una serie di fotoni in parallelo???
Un impulso luminoso è semplicemente un'onda luminosa di breve durata. Qualcosa del genere:
http://www.infosatellite.com/images/articlepics/wavepacket.gif
In fisica quantistica la luce è quantizzata, e l'onda in genere è formata da un gran numero di fotoni. Diminuendo l'intensità si diminuisce il numero di fotoni che costituiscono l'impulso, fino al limite in cui l'impulso è formato da un singolo fotone (ma è ancora descritto dalla "ondina" dell'immagine, cambia solo l'intensità).
Nell'esperimento è stato fatto qualcos'altro: sono stati mandati molti impulsi (formati da un fotone singolo) attraverso la maschera e poi rallentati nel cesio in modo che in un dato istante fossero presenti contemporaneamente vari impulsi a breve distanza. Ma questa situazione è diversa da quella precedente: non abbiamo un singolo impulso formato da molti fotoni, ma diversi impulsi formati ciascuno da un singolo fotone.
jumpjack
23-01-2007, 13:27
Un impulso luminoso è semplicemente un'onda luminosa di breve durata. Qualcosa del genere:
http://www.infosatellite.com/images/articlepics/wavepacket.gif
In fisica quantistica la luce è quantizzata, e l'onda in genere è formata da un gran numero di fotoni. Diminuendo l'intensità si diminuisce il numero di fotoni che costituiscono l'impulso, fino al limite in cui l'impulso è formato da un singolo fotone (ma è ancora descritto dalla "ondina" dell'immagine, cambia solo l'intensità).
Nell'esperimento è stato fatto qualcos'altro: sono stati mandati molti impulsi (formati da un fotone singolo) attraverso la maschera e poi rallentati nel cesio in modo che in un dato istante fossero presenti contemporaneamente vari impulsi a breve distanza. Ma questa situazione è diversa da quella precedente: non abbiamo un singolo impulso formato da molti fotoni, ma diversi impulsi formati ciascuno da un singolo fotone.
non ho ricapito una mazza.
rileggo una ventina di volte e poi ti dico... :rolleyes:
nonsense
23-01-2007, 13:38
qua' (http://www.news.harvard.edu/gazette/2001/01.24/01-stoplight.html) parlano di come rallentare la luce.... :)
ma non ho trovato nessun articolo a riguardo su PRL :fagiano:
jumpjack
23-01-2007, 13:53
è un bordello, è un bordello!!! :doh: :doh: :doh:
blackbit
23-01-2007, 19:53
io non lo vedo un bordello... :) certo, di primo impatto sembrano concetti difficili ma se si abbandona per un attimo la logica quotidiana per entrare nell'illogicità razionale della fisica quantistica si riesce a capire quantomeno il concetto
è un bordello, è un bordello!!! :doh: :doh: :doh:
Non avevo visto l'allegato :p
L'immagine che ti ho mostrato è relativa alla forma d'onda nello spazio, "fotografata" in un singolo istante. Ma non è importante specificarlo: se ti potessi mettere in un punto e registrare l'intensità dell'onda in funzione del tempo otterresti lo stesso grafico riflesso.
Se invece "fotografi" l'onda dopo t secondi ottieni ancora lo stesso grafico, traslato di v*t (v=velocità di propagazione) metri. Per dire questo non è necessaria la fisica quantistica, è fisica ondulatoria classica :p
io non lo vedo un bordello... :) certo, di primo impatto sembrano concetti difficili ma se si abbandona per un attimo la logica quotidiana per entrare nell'illogicità razionale della fisica quantistica si riesce a capire quantomeno il concetto
Meglio dire "controintuitività" :D
Faccio anch'io un paio di domande da ignorante :)
Io non ho mai capito quanto il concetto di fotone fosse una cosa teorica riscontrata nella realtà..
Ma mi pare invece di capire che si sà "quanto è" un fotone e si opera con fotoni singoli.. la domanda è .. ha senso di parlare di dimensioni di un fotone? la natura di particelle delle onde elettromagnetiche una semplice comodità per far funzionare intuitivamente ciò che non è spiegato dalle onde o c'è qualcosa di più sotto?
la natura di particelle delle onde elettromagnetiche una semplice comodità per far funzionare intuitivamente ciò che non è spiegato dalle onde o c'è qualcosa di più sotto?
Assolutamente no :)
Non per nulla Einstein prese il nobel non per la relatività, ma per lo studio dell'effetto fotoelettrico ( http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_fotoelettrico ) che rivela che quando un fotone interagisce con la materia lo fa nella sua natura particellare :)
( http://it.wikipedia.org/wiki/Dualismo_onda-particella )
ha senso di parlare di dimensioni di un fotone?
Ha senso parlare della sua energia al massimo: il fotone essenzialmente è il quanto del campo elettromagnetico, non è banalmente "la cosa di cui è composta la luce" :p
http://it.wikipedia.org/wiki/Fotone
Ma mi pare invece di capire che si sà "quanto è" un fotone e si opera con fotoni singoli.. la domanda è .. ha senso di parlare di dimensioni di un fotone?
Se per dimensione intendi "estensione", no perchè ogni fotone interagisce sempre in un singolo punto come particella puntiforme.
la natura di particelle delle onde elettromagnetiche una semplice comodità per far funzionare intuitivamente ciò che non è spiegato dalle onde o c'è qualcosa di più sotto?
C'è molto di più sotto, tutto l'armamentario dell'elettrodinamica quantistica con predizioni non riproducibili dall'elettrodinamica classica. Oltre all'effetto fotoelettrico già citato e all'effetto Compton, c'è la violazione delle diseguaglianze di Bell, lo spostamento di Lamb, lo scattering fotone-fotone, la formazione di quasi-particelle nei materiali (che permette un rallentamento estremo della velocità di propagazione) etc... un intero mondo insomma :D
grazie delle risposte
Che la seconda domanda fosse una cacchiata me ne stavo accorgendo quando ho scritto il post :D .. in effetti la risposta accendendo il cervello l'avrei saputa da solo :)
Recentemente mi si è ridestato il "vecchio" interesse che avevo al liceo per la fisica.. mi sa che riprenderò i libri in mano che un sacco di cose che mi ero studiato per bene le ricordo sfumatissime.. ho aperto ora il libro di 5° liceo e queste cose sulle paricelle elementari le avevo pure fatte bene (per una 5° liceo ovviamente :D ) :muro:
Lucrezio
24-01-2007, 00:25
Ah, il dualismo onda-corpuscolo... :D
Quanti bei ricordi :D
(decisamente meglio dei calcoli DFT/b3lyp su sistemi a molti corpi :eek: :cry: )
jumpjack
24-01-2007, 07:39
visto che vedo diversa gente "ferrata" in questo thread, approfitto per cercare una risposta a una strana domanda:
anni fa, quando ero "fresco" degli esami di fisica, elaborai una sottospecie di "teoria", basandomi su formule ben precise che ora non ricordo assolutamente, ed arrivai a una conclusione dimostrabile:
se il fotone avesse una massa, sarebbe possibile viaggiare nel tempo.
:confused:
continuo a chiedermi da cosa mi derivo' questa intuizione, ma proprio non riesco a ricordarmelo! :doh: :muro: :muro: :muro:
forse c'e' modo di mettere in correlazione la velocità della luce con la massa di un fotone? :confused: e siccome tale velocità è costante e nessuna massa puo' raggiungerla, mentre i fotoni la raggiungono.... :confused: boh? :confused:
se il fotone avesse una massa, sarebbe possibile viaggiare nel tempo.
Probabilmente c'era un errore nella derivazione... le uniche particelle che possono "viaggiare nel tempo" sono i tachioni e la loro esistenza non ha relazione con la massa del fotone.
forse c'e' modo di mettere in correlazione la velocità della luce con la massa di un fotone?
Sì, e si scopre una dipendenza della velocità dei fotoni in funzione della frequenza. Un'altra conseguenza è l'attenuazione esponenziale della luce con la distanza. (qui (http://www.phys.lsu.edu/students/kristina/PhMass/PhMass.html) spiega i dettagli)
Osserva comunque che il limite c (inteso come velocità dei fotoni con m->0) e la relatività ristretta rimangono inalterati.
jumpjack
24-01-2007, 09:27
Sì, e si scopre una dipendenza della velocità dei fotoni in funzione della frequenza. Un'altra conseguenza è l'attenuazione esponenziale della luce con la distanza.
esatto! c'era di mezzo anche la frequenza! ma niente derivate...
Vediamo...
v=s/t
c=s/t
c è costante
c=l*f
qual è la relazione che lega la velocità dei fotoni alla frequenza?
qual è la relazione che lega la velocità dei fotoni alla frequenza?
Chiamiamo ω la pulsazione dell'onda (2πν, con ν frequenza); c velocità della luce (a massa zero); infine abbiamo una costante definita così (m massa del fotone):
http://operaez.net/mimetex/\mu=\frac{mc}{\hbar}
La velocità v di propagazione del fotone è allora:
http://operaez.net/mimetex/v_{\omega}=\frac{c \sqrt{\omega^2 - \mu^2 c^2}}{\omega}
Non chiedermi come si ottiene perchè è necessario usare l'equazione di Maxwell-Proca, che non conosco assolutamente :D
Nota che a frequenze abbastanza basse la velocità si annulla. Questo fenomeno è sfruttato negli esperimenti in cui si "blocca" la luce: in alcuni materiali l'interazione dei fotoni con gli atomi li porta ad avere una "massa effettiva", e a comportarsi secondo quella formula.
ChristinaAemiliana
24-01-2007, 11:38
Assolutamente no :)
Non per nulla Einstein prese il nobel non per la relatività, ma per lo studio dell'effetto fotoelettrico ( http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_fotoelettrico ) che rivela che quando un fotone interagisce con la materia lo fa nella sua natura particellare :)
( http://it.wikipedia.org/wiki/Dualismo_onda-particella )
Ma questo fu perché finché Einstein era vivo nessuno aveva capito se la RG fosse una follia o meno! :D
ChristinaAemiliana
24-01-2007, 11:48
le uniche particelle che possono "viaggiare nel tempo" sono i tachioni e la loro esistenza non ha relazione con la massa del fotone.
Preciso soltanto che i tachioni non "viaggiano nel tempo" nel senso comune che potrebbe avere tale espressione. I tachioni "nascono" come conseguenza della Relatività, nel senso che la loro esistenza è compatibile con la teoria, ma si tratta di particelle superluminari che non possono rallentare al di sotto della velocità limite, precisamente come le particelle ordinarie non possono superare tale velocità limite.
Detto per inciso, dalla trattazione di Einstein deriva direttamente "soltanto" l'esistenza di una velocità limite; se si sceglie l'ipotesi di limite infinito si ricade nel caso classico, prendendo un limite finito si ottiene la meccanica relativistica.
Poi questa velocità limite pare essere quella della luce, come del resto la massa inerziale e quella gravitazionale sembrano essere proporzionali. :D
Preciso soltanto che i tachioni non "viaggiano nel tempo" nel senso comune che potrebbe avere tale espressione.
Infatti :p
Avrei dovuto specificare anche che il "viaggiare nel tempo" è relativo alla scelta di sincronizzazione e vale solo per eventi separati da intervalli di tipo spazio. Vale a dire, anche se esistessero i tachioni, non ne posso usare uno per ammazzare Hitler perchè si trova nel mio cono di luce passato :D
ChristinaAemiliana
24-01-2007, 12:35
Infatti :p
Avrei dovuto specificare anche che il "viaggiare nel tempo" è relativo alla scelta di sincronizzazione e vale solo per eventi separati da intervalli di tipo spazio. Vale a dire, anche se esistessero i tachioni, non ne posso usare uno per ammazzare Hitler perchè si trova nel mio cono di luce passato :D
Sì, però poi ti toccherebbe spiegare cos'è un cono di luce e cosa si intende per futuro, passato, altrove assoluto, iperbole unitaria e via dicendo...:D
Sì, però poi ti toccherebbe spiegare cos'è un cono di luce e cosa si intende per futuro, passato, altrove assoluto, iperbole unitaria e via dicendo...:D
:Perfido:
ChristinaAemiliana
24-01-2007, 13:06
:Perfido:
Sono certa che Banus ha già trovato su Wikipedia un'esauriente trattazione a riguardo. :O
:ops:
jumpjack
24-01-2007, 13:11
Chiamiamo ω la pulsazione dell'onda (2πν, con ν frequenza); c velocità della luce (a massa zero); infine abbiamo una costante definita così (m massa del fotone):
http://operaez.net/mimetex/\mu=\frac{mc}{\hbar}
La velocità v di propagazione del fotone è allora:
http://operaez.net/mimetex/v_{\omega}=\frac{c \sqrt{\omega^2 - \mu^2 c^2}}{\omega}
Non chiedermi come si ottiene perchè è necessario usare l'equazione di Maxwell-Proca, che non conosco assolutamente :D
Nota che a frequenze abbastanza basse la velocità si annulla. Questo fenomeno è sfruttato negli esperimenti in cui si "blocca" la luce: in alcuni materiali l'interazione dei fotoni con gli atomi li porta ad avere una "massa effettiva", e a comportarsi secondo quella formula.
sul mio pc con Explorer 6 'ste cavolo di formule non si vedono... Me le scrivi nel modo tradizionale?
Cmq mi sa che la forumla che che dicevo io era:
v^2 = c^2 * ( 1- (mc^2/E)^2 )
Pero' ricordo che ce n'era anche una col "ni" (greco), forse era quella che dici tu... Se me la scrivi per bene...
ChristinaAemiliana
24-01-2007, 13:17
sul mio pc con Explorer 6 'ste cavolo di formule non si vedono... Me le scrivi nel modo tradizionale?
Cmq mi sa che la forumla che che dicevo io era:
v^2 = c^2 * ( 1- (mc^2/E)^2 )
Pero' ricordo che ce n'era anche una col "ni" (greco), forse era quella che dici tu... Se me la scrivi per bene...
http://img267.imageshack.us/img267/3437/banus3gw.png
jumpjack
24-01-2007, 13:28
cavoli, non riesco proprio a ricordarmi che ragionamento avevo fatto...
Quale potrebbe essere la condizione necessaria perche' sia possibile viaggiare nel tempo? Voglio dire, come si puo' esprimere questa frase tramite formule?? :confused:
Per esempio, per dire "nessun corpo dotato di massa puo' raggiungere la velocità della luce, perche' servirebbe energia infinita", scrivo l'equazione v^2 = c^2 * ( 1- (mc^2/E)^2 ) .
E per dire "nessun corpo puo' muoversi a ritroso nel tempo"? Come si potrebbe dire? E' "scritto da qualche parte", nella fisica, che il tempo puo' scorrere solo in avanti? :confused:
Sono certa che Banus ha già trovato su Wikipedia un'esauriente trattazione a riguardo. :O
:ops:
il problema è che non le posso evitare queste cose.... le affronterò l'anno prossimo :Perfido:
Pero' ricordo che ce n'era anche una col "ni" (greco), forse era quella che dici tu... Se me la scrivi per bene...
Non ci crederai, ma la tua formula è equivalente a quella che ho scritto, se esprimi l'energia in funzione della frequenza :D
Abbiamo E=hν (legge di Planck); h barrato è h/2π per definizione. Effettua un po' di manipolazioni algebriche ricordando che 2πν = ω ;)
Immagino che la tua formula sia stata ricavata dalla tradizionale formula della conservazione dell'energia-momento in relatività:
E^2 - p^2c^2 = (mc^2)^2
sostituendo poi l'espressione di p in termini di v (velocità) e m.
A quanto pare c'è un modo più semplice (devo capire quanto corretto) per ottenere la formula della velocità :D
E' "scritto da qualche parte", nella fisica, che il tempo puo' scorrere solo in avanti?
No, è il problema della "freccia del tempo" in fisica. Ma è meglio non approfondire perchè ci sarebbe troppo da dire :D
Sono certa che Banus ha già trovato su Wikipedia un'esauriente trattazione a riguardo. :O
:ops:
B4-ST4-RD :O :Prrr:
Lord Raziel
24-01-2007, 14:01
Ha senso parlare della sua energia al massimo: il fotone essenzialmente è il quanto del campo elettromagnetico, non è banalmente "la cosa di cui è composta la luce" :p
http://it.wikipedia.org/wiki/Fotone
La possibilità di associare al campo un quanto rende quasi irresistibile la tentazione di attribuire al campo una qualche forma di realtà fisica, che comunque non sembra poter essere la stessa degli oggetti d'esperienza perchè il campo non ha significato immediato in termini d'esperienza.
Qui però siamo sul terreno infido delle interpretazioni :D, dove è normale che coesistano le opinioni più varie: per alcuni il campo non ha alcuna realtà fisica ed è solo un'utile finzione matematica (Bridgmann), per altri ha la stessa realtà fisica "di una sedia" (Einstein), per altri ancora è addirittura la sola realtà fisica, di cui gli oggetti d'esperienza non sono che manifestazioni (Eddington).
Quanto è bella l'ultima opinione che ho citato, quasi platonica nella sua permeante razionalità sottesa che pur non riesce che a creare manifestazioni necessariamente imperfette. Un inno alla razionalità...:D ;)
NeroCupo
24-01-2007, 14:02
...No, è il problema della "freccia del tempo" in fisica. Ma è meglio non approfondire perchè ci sarebbe troppo da dire :DEvvai di entropia :D
PS: Cmq personalmente ritengo tutto 'sto cancan sulla memorizzazione di dati su un singolo fotone tanta aria fritta.
Possono rallentare infatti la luce quanto vogliono, ma poi vorrei veder memorizzare questa informazione per mesi o addirittura anni (tipo HD) senza paura che il fotone venga poi assorbito :D
Ergo: Un bell'esercizio di stile e basta (IMHO)
PS: Sulla freccia del tempo c'è un bel libro da leggere, il seguito de "L'universo elegante".
Quanto è bella l'ultima opinione che ho citato, quasi platonica nella sua permeante razionalità sottesa che pur non riesce che a creare manifestazioni necessariamente imperfette. Un inno alla razionalità...:D ;)
Toh, quello che pensavo io :D
Lord Raziel
24-01-2007, 14:11
E per dire "nessun corpo puo' muoversi a ritroso nel tempo"? Come si potrebbe dire? E' "scritto da qualche parte", nella fisica, che il tempo puo' scorrere solo in avanti? :confused:
Nell'espressione matematica delle teorie fisiche l'asimmetria relativa all'irreversibilità macroscopica non si evidenzia mai.
Per rimanere nell'ambito della teoria della relatività speciale si può citare come caso esemplare il potenziale ritardato che interviene nell'elettrodinamica relativistica: occorrono delle condizioni al contorno ad hoc che si introducono per annientare il contributo del potenziale anticipato, incompatibile con l'irreversibilità e i rapporti di causalità.
Spesso -ahimè anche in ambito accademico- si confonde questo genere di posizioni ad hoc con le assai più banali operazioni che si compiono, ad esempio, ponendo uguale a zero il coefficiente di una parte di soluzione che diverge ad infinito. La realtà è invece molto diversa in quanto nel primo caso non siamo davanti ad un assurdo fisico ma a una potenziale nuova teoria.
Lord Raziel
24-01-2007, 14:13
Toh, quello che pensavo io :D
Molto strano...:D
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