Associazione Scienza e Scuola

Santamato Enrico

ARGOMENTI

Topic

Oggi sappiamo che la luce, come ogni radiazione elettromagnetica, è composta da particelle elementari di massa nulla: i fotoni. L’esistenza dei fotoni non è immediatamente visibile negli esperimenti e così, per più di un secolo, si è pensato che la luce fosse costituita da onde elettromagnetiche. La teoria delle onde elettromagnetiche, dovuta a Maxwell, ha avuto enorme successo ed è alla base di importanti applicazioni come la radio e le telecomunicazioni. Ma in particolari condizioni, il comportamento ondulatorio scompare e appare, invece, quello particellare dovuto ai fotoni, intesi come particelle indivisibili che trasportano quantità finite di energia, di quantità di moto e di momento angolare. L’ottica quantistica studia proprio quelle situazioni in cui i fotoni mostrano la loro presenza con processi e fenomeni che è impossibile spiegare con una teoria ondulatoria. Si tratta di fenomeni del tutto nuovi, come lo “squeezing” e l’”entanglement”, spesso strani e paradossali (come il famoso paradosso EPR) e che hanno portato a interessanti applicazioni come il teletrasporto, la crittografia quantistica e, più in generale, a nuovi processi che implicano la manipolazione e il trasferimento di informazione quantistica (quantum information).

PROFILO

Personal profile

Professore Ordinario di Ottica Quantistica, Università di Napoli Federico II, Dipartimento di Fisica L’attività scientifica più recente riguarda la generazione e manipolazione di fasci laser a vortice per esperimenti e test fondamentali di ottica quantistica. Nei fasci a vortice i fotoni non viaggiano in linea retta, ma seguono spirali che si avvolgono attorno all’asse del fascio, lungo il quale si forma una singolarità (”occhio” del vortice) in cui il campo ottico si annulla. Molto spesso i fotoni dei fasci a vortice trasportano momento angolare orbitale il quale può anche “intrecciarsi” con il momento angolare di spin del fotone stesso, creando uno stato “entangled”. I fasci singolari a vortice hanno trovato applicazioni nella microscopia a risoluzione “sub-wavelenght”, nei telescopi per astrofisica e nell’ottica quantistica, ma la cosiddetta “ottica singolare” è un campo ancora in evoluzione.
Full professor of Quantum Optics, Università di Napoli Federico II, Dipartimento di Fisica The most recent scientific activity concerns the generation and manipulation of vortex laser beams for experiments and fundamental tests of quantum optics. In vortex beams photons do not travel in straight lines, but follow spirals that are wound around the axis of the beam, along which is formed a singularity (the "eye" of the vortex) in which the optical field is canceled. Very often the photons of the vortex beams carry orbital angular momentum which can also be "interwoven" with the spin angular momentum of the photon itself, creating an "entangled" state. The singular vortex beams have found applications in microscopy with "sub-wavelength" resolution, in telescopes for astrophysics and in quantum optics, but the so-called "singular optics" is still an evolving field.