Il SASER: emissione stimolata di onde sonore

Il SASER (letteralmente Sound Amplification by Stimulated Emission of Radiation) nasce da una ricerca Anglo-Ucraina e dalla curiosità di alcuni ricercatori. Esso è in grado di generare onde sonore coerenti a frequenze ultraelevate e si candida a essere una tecnologia dalle numerosissime applicazioni future. Funziona, similmente al LASER (conosciuto ormai da tutti), emettendo suoni ad altissime frequenze (nell’ordine dei terahertz) al posto di onde luminose.

Anthony Hent (direttore della ricerca) sostiene che è una tecnologia potenzialmente molto promettente e potrà trasformare, se non  addirittura stravolgere, il campo dell’acustica al pari di quanto abbia già fatto il laser nell’ottica dal 1960 (data della sua invenzione) ad oggi.

L’apparecchiatura (descritta in un articolo sulla rivista Physical Review B), è stata messa a punto da un gruppo di fisici dell’Università di Nottingham insieme con i colleghi del Lashkarev Institute of Semiconductor Physics di Kiev, in Ucraina, e produce un intenso fascio di onde sonore uniformi a scala nanometrica.

Mentre il laser sfrutta pacchetti di onde elettromagnetiche detti fotoni, il Saser, equivalentemente, usa pacchetti di onde sonore detti fononi.
Nel primo, il fascio di fotoni viene prodotto stimolando gli elettroni con una fonte di energia esterna in modo che rilascinio energia quando entrano in collisione con un altro fotone all’interno di una cavità ottica altamente riflettente, tale da poter generare un fascio di luce laser coerente e controllabile (nel quale tutti i fotoni hanno la stessa frequenza).

Il Saser imita questa tecnologia per produrre un fascio sonoro di fononi che viaggia in un supereticolo costituito da 50 strati di due materiali superconduttori (arseniuro di gallio e arseniuro di alluminio), dello spessore di pochi atomi ciascuno. Quando vengono stimolati da una fonte di energia o un fascio di luce, i fononi si moltiplicano continuando a rimbalzare fra gli strati del reticolo fino a sfuggire dalla struttura sotto forma di un fascio acustico a frequenza ultraelevata.

Il fascio di onde acustiche coerenti prodotto ha una lunghezza d’onda dell’ordine di pochi nanometri. Questo fa del Saser il primo apparecchio in grado di produrre onde acustiche nello spettro di frequenza dei terahertz. Il superreticolo può anche essere modificato in modo da manipolarne le onde sonore emesse secondo le necessità.

Il raggio di onde acustiche ultadenso e coerente che ne risulta può essere utilizzato in moltissime applicazioni (forse anche piu del laser) e molte in futuro ne saranno da scoprire. Per ora già si parla di apparati di diagnosi in medicina dove si potrà vedere dentro al paziente con metodi meno invasivi e sicuri oppure, sfruttandone l’elevata intensità, può anche essere usato per alterare le proprietà elettroniche di nanostrutture o per creare sistemi di clock di computer migliaia di volte più veloci degli attuali.

Per finire, la storia dell’invenzione del laser (già teorizzata da Albert Einstein nel 1917) fu molto discussa e caotica e ricca di decenni di battaglie giudiziarie, molti la attribuiscono a Gordon Gould (con brevetto depositato nel 1959), ma secondo molti scienziati l’elaborazione teorica è da attribuirsi a Basov, Townes e Prokhorov, ma fu nel 1960 che Theodore Maiman brevettò il primo laser al rubino che fu anche il primo dispositivo laser della storia veramente utilizzabile, quello che ha poi dato vita a tutte le applicazioni successive fino ai nostri giorni.
Dopo di questa invenzione molti altri dispositivi ad emissione stimolata e coerente di radiazioni si sono succeduti come il MASER (ad emissioni di microonde) ed ora il SASER (ad emissioni acustiche). Tutti vantano applicazioni specifice e altamente preziose per molti settori delle nostre attività. Noi restiamo in attesa delle applicazioni pratiche che sfrutteranno i loro preziosissimi fasci. Un saluto.