Memorizzare un'immagine in un fotone!!!

[jumpjack]

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"??? 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??
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...

[Banus]

Originariamente inviato da jumpjack

Hanno "ritardato gli ipulsi di luce"??? 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 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]

1 immagine su 1 fotone? Qualcosa non quadra

[jumpjack]

Originariamente inviato da Banus

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 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....

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...

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???
Minchia che bordello.

[Banus]

Originariamente inviato da jumpjack

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:

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]

Originariamente inviato da Banus

Un impulso luminoso è semplicemente un'onda luminosa di breve durata. Qualcosa del genere:

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...

[nonsense]

qua' parlano di come rallentare la luce....
ma non ho trovato nessun articolo a riguardo su PRL

[jumpjack]

è un bordello, è un bordello!!!

[blackbit]

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

[Banus]

Originariamente inviato da jumpjack

è un bordello, è un bordello!!!

Non avevo visto l'allegato
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

[lowenz]

Originariamente inviato da blackbit

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"

[17mika]

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?

[lowenz]

Originariamente inviato da 17mika

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 )

[lowenz]

Originariamente inviato da 17mika

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"
http://it.wikipedia.org/wiki/Fotone

[Banus]

Originariamente inviato da 17mika

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

[17mika]

grazie delle risposte

Che la seconda domanda fosse una cacchiata me ne stavo accorgendo quando ho scritto il post .. 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 )

[Lucrezio]

Ah, il dualismo onda-corpuscolo...
Quanti bei ricordi
(decisamente meglio dei calcoli DFT/b3lyp su sistemi a molti corpi )

[jumpjack]

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.

continuo a chiedermi da cosa mi derivo' questa intuizione, ma proprio non riesco a ricordarmelo!

forse c'e' modo di mettere in correlazione la velocità della luce con la massa di un fotone? e siccome tale velocità è costante e nessuna massa puo' raggiungerla, mentre i fotoni la raggiungono.... boh?

[Banus]

Originariamente inviato da jumpjack

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 spiega i dettagli)
Osserva comunque che il limite c (inteso come velocità dei fotoni con m->0) e la relatività ristretta rimangono inalterati.

[jumpjack]

Originariamente inviato da Banus

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?