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0066. I ricercatori hanno rallentato la velocità delle luce?

espertomini

 Uno dei fondamenti della teoria della Relatività Speciale (credo) di Einstein è la velocità costante della luce: 300mila km/sec, ovunque e a qualsiasi velocità si sposti l'osservatore. Mentre è di qualche tempo fa la notizia che un gruppo di ricercatori è riuscito a rallentare un raggio di luce fino a 97 metri/sec. Come le due cose si conciliano? (Max)

 

sem_esperto_verdeLa costanza della velocità della luce in ogni sistema di riferimento inerziale è uno dei postulati su cui si fonda la teoria della relatività ristretta icona_glossario  di Einstein icona_biografia . Se io misuro la velocità di un fotone e trovo c, sono sicuro che anche un altro osservatore -in moto rettilineo uniforme rispetto a me- troverà ancora c. Se si accettano le conseguenze della teoria, appare chiaro che spazio e tempo non sono due entità separate, ma aspetti diversi di una cosa chiamata spazio-tempo. Quindi possiamo usare la stessa unità di misura per entrambi (si è infatti rinunciato ad avere due unità di misura diverse per spazio e tempo), e la velocità della luce può essere vista come fattore di conversione tra due diverse unità di misura.

Questo vale però solo se si considera la propagazione di un'onda luminosa nel vuoto. In un mezzo differente dal vuoto (come per esempio il vetro) un'onda elettromagnetica interagisce con le particelle costituenti e viene rallentata, un po’ come una persona in mezzo alla folla cammina più lentamente che in un posto deserto.

In generale, un impulso luminoso può essere scomposto in tante componenti sinusoidali (ricordate l'esperimento di Newton icona_biografia con il prisma?, e ciascuna di esse viaggia in maniera differente nel mezzo, essendo più o meno ritardata e/o attenuata; si parla di dispersione (e si possono definire due velocità, dette rispettivamente di fase e di gruppo). Il risultato è che la propagazione netta dell'onda luminosa viene frenata e si misura una velocità inferiore a quella nominale di c come nell'esempio citato. Questo senza entrare minimamente in contrasto con la costanza di c nel vuoto (ampiamente verificata sperimentalmente ). Può capitare che una particella in moto in un mezzo si muova con velocità maggiore nella luce in quello stesso mezzo. Allora si verifica il fenomeno della emissione di radiazione, detta radiazione Cherenkov icona_biografia dal nome del fisico russo che la studiò Pavel A. Cherenkov , analogo alle onde d'urto emesse da un aereo in volo a velocità supersonica . In relatività generale icona_glossario (dove lo spazio-tempo è curvo e si possono formulare le equazioni in qualunque sistema di riferimento) questo principio è ancora verificato, ma localmente, ovvero in un riferimento inerziale "in caduta libera" nei dintorni di un evento (spazio-temporale) dato. Il tempo rispetto al quale viene calcolata la velocità viene detto proprio, ovvero è quello misurato dall'osservatore in caduta libera; non deve essere confuso con quello denominato coordinato, ovvero misurato in un generico sistema di riferimento, anche accelerato.

Roberto Peron – Fisico



 

 

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