“La forma nascosta della luce”. I diversi modi di manipolare la luce laser

Incontro con il Prof. Lorenzo Marrucci, del Dipartimento di Fisica “E. Pancini”, dell’Università di Napoli Federico II.

Sabato 23 Novembre il settimo appuntamento del 2019 degli Incontri dell’Umanesimo della Nuova Accademia Olimpia (NAO). Il Prof. Lorenzo Marrucci, ordinario di Fisica Sperimentale della Materia presso il Dipartimento di Fisica “E. Pancini”, dell’Università di Napoli Federico II, terrà una conferenza dal titolo “La forma nascosta della luce”, durante la quale saranno mostrati i diversi modi di manipolare la luce laser che, oltre a suscitare grande curiosità per la loro spettacolarità, sono molto importanti per la realizzazione di micro- e nano-dispositivi per numerosissime applicazioni scientifiche e tecnologiche. L’appuntamento è alle 18:30 di sabato, presso l’aula magna del Liceo Statale “A. Manzoni” (via De Gasperi, Caserta).

Che la luce possa avere una sua forma nello spazio è del tutto evidente: è ciò che accade per esempio quando la luce diventa una immagine, in cui l’intensità luminosa e il colore sono variabili da punto a punto. Ma, oltre ad intensità e colore, la luce possiede anche alcune proprietà invisibili, la fase e la polarizzazione, che il nostro occhio non è in grado di rilevare, con le quali può dar luogo a “strutture” spaziali, a loro volta invisibili.

In natura accade spesso che la luce nasconda tali forme invisibili. Un esempio notevole è il cielo azzurro, che sembra uniforme ma in realtà possiede un’articolata struttura di polarizzazione, che può essere resa visibile solo con opportuni accorgimenti. Ma in laboratorio possiamo creare e studiare strutture spaziali di luce ancora più curiose e interessanti, quali ad esempio la luce “intrecciata” a formare eliche invisibili, vortici luminosi e persino il nastro di Möbius, ossia un nastro che si chiude su se stesso dopo una mezza torsione, in modo da avere una superficie con una sola faccia.

Queste strane strutture di luce a prima vista paiono una pura curiosità scientifica. Invece, ne esistono svariate applicazioni su cui oggi si sta lavorando, quali la micromanipolazione di particelle nelle cosiddette “pinzette ottiche”, la fotolitografia, nella quale la luce “scolpisce” microstrutture nella materia, e le comunicazioni in fibra ottica. Infine, persino i singoli fotoni, le particelle quantistiche costituenti la luce, possono essere strutturati in forma di vortice, con possibili applicazioni nelle future tecnologie di comunicazione e computazione quantistica.

Lorenzo Marruci, oltre che a Napoli, ha lavorato in passato negli Stati Uniti alla University of California a Berkeley e alla Kent State University in Ohio. È stato coordinatore di diversi progetti di ricerca nazionali ed europei ed è attualmente responsabile di un Advanced Grant finanziato dallo European Research Council (ERC). È autore di circa 200 articoli scientifici e di 4 brevetti nel campo della fotonica, dell’ottica quantistica e della spettroscopia ottica. In particolare, ha inventato un dispositivo denominato “q-plate” che si è affermato come uno dei più versatili strumenti per generare e controllare vortici ottici e altre strutture nei fasci di luce laser, con applicazioni che spaziano dalla microscopia, alle comunicazioni ottiche e alle tecnologie quantistiche.

Durante gli ultimi tre lustri è stato vice-direttore del Dipartimento di Fisica “E. Pancini”, e ha ricoperto numerosi incarichi di responsabilità dipartimentali, come il coordinamento di alcuni cicli di Dottorato in Fisica Fondamentale e Applicata. È attualmente responsabile dell’organizzazione didattica dei corsi di fisica in seno alla Scuola Politecnica e delle Scienze di Base.

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