Star Trek e la gallina

I metamateriali sono materiali costruiti in laboratorio con caratteristiche molto particolari. Essi sono in grado di distorcere le onde luminose. Normalmente la luce viaggia nel vuoto in modo rettilineo o quanto meno – se deviata – lo fa in modo coerente. Tuttavia, se fossimo capaci di manipolare solo una parte dei raggi luminosi potremmo distorcere l’immagine o nasconderne una parte. Questo è quello che sono in grado di fare i metamateriali, le cui applicazioni hanno portato a simulare i teletrasporti di Star Trek: oggetti che si vedono solo parzialmente o che scompaiono lentamente. In modo molto complicato, questi materiali agiscono “apparentemente” sullo “spazio” occupato dall’oggetto e sulla sua visibilità. E’ come se mettessimo su qualcosa o qualcuno una coperta parziale o totale che nasconda parte della luce. Una specie di “uomo invisibile” o qualcosa del genere.

Oggi, però, l’Imperial College di Londra è andato ancora oltre ed è riuscito a predire (e sicuramente a ottenere) un’azione anche sul tempo. La luce normalmente rallenta quando penetra in un materiale diverso dal vuoto (come indica l’indice di rifrazione). I metamateriali possono però non solo distorcere, ma anche rallentare più o meno la luce. Parte dei raggi vengono accelerati e altri rallentati. Si crea un temporaneo “buco” temporale. Non è facile intuire cosa esattamente succeda utilizzando il metamateriale (almeno per me), ma si può rappresentare con un semplice e comprensibile esempio.

Ecco allora cosa c’entra la gallina del titolo… Gli autori della simpatica analogia sono Martin McCall, Alberto Favaro e Paul Kinsler sempre dell’Imperial College, che hanno intitolato la rappresentazione: “Perchè la gallina attraversa la strada?”

Essi immaginano che i raggi luminosi, o meglio i fotoni, siano macchine in coda continua e a velocità costante su una strada affollata. E’ praticamente impossibile trovare un attimo di tempo per poter passare. Ma ecco come la furba gallina, che sa usare i metameteriali, potrebbe ottenere ciò che vuole. Basta che faccia in modo che le autovetture (ossia i fotoni) più avanti della sua posizione accelerino e quelle più indietro rallentino. Si creerà un breve “buco temporale” nel traffico, che la gallina sfrutterà abilmente. Una volta attraversata la strada il pennuto farà rallentare le macchine davanti e accelerare quelle dietro in modo che riprendano la velocità media uguale per tutte. Un osservatore posto più avanti sulla strada non si accorgerà di niente, in quanto la luce arriverà ai suoi occhi tutta assieme, senza sbalzi temporali. Non capirà sicuramente come ha fatto la gallina ad attraversare la strada. Insomma, non solo non saprà mai perché la gallina ha voluto attraversare, ma nemmeno COME ha fatto.

Ecco la rapida “performance” del pennuto. Notate che la gallina deve attraversare la strada diagonalmente in quanto, a mano a mano che attraversa, le macchine che stanno arrivando si porteranno leggermente in avanti. La diagonalità del percorso si riduce se la se la strada si stringe, se l’intervallo di tempo in cui si effettua il trucco si allunga e, soprattutto, se la gallina è molto veloce!

I metamateriali saranno sicuramente ben più interessanti se applicati su altri eventi (legati ai computer, per esempio), ma per il nostro livello di comprensione la gallina può bastare…