Un team di fisici ha fatto significativi passi avanti nello sviluppo dei laser sonori, una tecnologia che potrebbe rivelarsi rivoluzionaria per numerose applicazioni pratiche. Questa innovazione si distingue dai tradizionali laser luminosi, sviluppati negli anni ’60, che emettono un fascio di luce estremamente concentrato e brillante, con onde luminose che viaggiano in fase.
I laser sonori, invece, si basano su principi simili, ma utilizzano i fononi al posto dei fotoni. I fononi sono particelle quantistiche indivisibili, generate dal movimento collettivo degli atomi, paragonabili a un’onda che si propaga in uno stadio pieno di spettatori. Questi fononi sono fondamentali per i laser sonori, come lo sono i fotoni per i laser di luce.
Nel recente esperimento, i ricercatori hanno usato una microsfera di ossido di silicio (SiO2), sospesa tramite fasci luminosi, che vibrava generando suoni interni simili a un beep acuto, alcuni dei quali al di fuori della gamma udibile dall’orecchio umano.
Per aumentare l’intensità delle onde sonore, i fisici hanno applicato un campo elettrico alternato che ha indotto la risonanza nella microsfera, amplificando il suono fino a mille volte nelle frequenze specifiche. Con l’uso di una tecnica chiamata iniezione elettronica monocromatica, sono riusciti a migliorare la brillantezza degli armonici fononici superiori e a ridurre notevolmente la larghezza delle linee spettrali, migliorando così la precisione e la potenza del segnale.
L’esperimento è stato condotto in condizioni di vuoto per ottenere misurazioni più accurate delle onde sonore all’interno della microsfera. Questi risultati rappresentano un passo cruciale verso l’effettiva realizzazione dei laser sonori, con possibili applicazioni in campi come l’esplorazione oceanica, sfruttando il suono per mappare l’ambiente marino, o nel miglioramento delle tecniche di imaging medico basate su ultrasuoni.
Questa innovazione offre segnali armonici fononici più forti e di qualità superiore, essenziali per il controllo futuro e l’utilizzo dei laser non lineari basati sui fononi. Le applicazioni possibili includono la creazione di pettini di frequenza fononica, sensori fononici a banda larga e strumenti per la diagnosi biomedica ultrasonica.
Lo studio, che segna un importante progresso nella comprensione e nello sviluppo dei laser sonici, è stato pubblicato sulla rivista scientifica eLight, aprendo la strada a nuove prospettive tecnologiche.