giovedì 6 novembre 2008

L'oscilloscopio puntiglioso

Su Nature, la descrizione di un nuovo strumento in grado di misurare i cambiamenti di un segnale luminoso che avvengono in un trilionesimo di secondo.

L'ultima novità nel campo degli strumenti della fisica arriva dalla città di Ithaca, nello stato di New York, e approda sulle pagine di Nature. Il gruppo di Alexander Gaeta, della Cornell University, ha infatti realizzato un oscilloscopio ottico ultrarapido. La nuova versione di questo strumento - che in origine serviva a misurare i cambiamenti di tensione di una corrente elettrica nel tempo - è in grado di registrare le minime variazioni di un segnale, scandendo il tempo in intervalli di appena 220 femtosecondi (meno di un trilionesimo di secondo).
Lo strumento utilizza i fotoni di un impulso luminoso ultrarapido invece che gli elettroni, e si basa su un dispositivo già precedentemente sviluppato: un chip di silicio (four-wave mixing chip) che agisce come una “lente temporale divergente”, che sfalsa cioè rispetto al tempo le onde dei vari segnali.
Nel dispositivo, un rapido segnale luminoso viaggia insieme a un altro impulso laser lungo una fibra ottica, verso il chip. Quando arrivano a destinazione, i due segnali risultano combinati. È qui che il chip fa da lente divergente e “dispiega” il segnale che, modificato, attraversa una seconda fibra ottica fino ad arrivare allo spettrometro, dove viene letto.
“Lo strumento ha na risoluzione cinque volte maggiore degli ultimi modelli di oscilloscopio”, sottolinea Gaeta, che spiega: “questo permette a un segnale che contenga molti dettagli fini di essere interpretato”. Un possibile utilizzo di questo strumento? Per esempio la caratterizzazione dei segnali luminosi emessi dalla collisione nucleare indotta da raggi laser, cui diversi progetti – come HiPER (High Power laser Energy Facility) e PETAL (PETawatt Aquitaine Laser) - stano guardando come una possibile fonte di energia. L'oscilloscopio potrebbe infatti essere in grado di cogliere le singolarità, ossia gli eventi che si verificano una sola volta o in maniera non del tutto prevedibile.
Ma lo strumento potrebbe anche servire per lo sviluppo di più efficienti tecnologie di telecomunicazione. Qui il limite è dato dall'impossibilità di individuare e risolvere problemi tecnici quando i pacchetti d'informazione vengono compressi. (l.d.p.)

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