(wrong string) � della luce e relativit�

From: Giorgio Pastore <pastgio_at_univ.trieste.it>
Date: 2000/07/23

Brain wrote:
>
> Ho trovato su un sito di news hardware (tutt'altro che un'autorit� nel
> settore della fisica) questa notizia:
>
> "All'Universit� di Princeton, nel New Jersey, un gruppo di scienziati �
> riuscito a far passare una quantit� di luce predeterminata attraverso una
> stanza satura di CESIO ad una velocit� di 310 volte quella della luce!!!!"
>
> E' vera?

Con *solo* due modifiche e' vera.

La prima (marginale) e' che non si tratta di una stanza ma di una cella
(contenitore da esperimenti) di vetro pyrex lunga 6 cm.

La seconda (sostanziale) e' che la velocita' di cui si parla e' la
cosiddetta "velocita' di gruppo" (vg) definita come
vg = c/ng
con ng = n(f) + f*n'(f)
dove n(f) e' l' indice di rifrazione in funzione della frequenza (f) e
con n' indico la derivata prima di n(f) rispetto alla frequenza.

Il risultato di Wang, Kuzmich e Dogariu e' che trovano
ng = -310 +/- 5 (ng, non vg).

A questo punto interpretano il valore negativo come corrispondente ad
una vg maggiore di c in un modo che onestamente mi sembra un po'
"tirato": (traduco da Nature)

"Per un mezzo di lunghezza L, ci vuole un tempo L/vg = ng L/c perche' un
impulso di luce lo attraversi.Confrontato con il tempo di propagazione
impiegato dalla luce per attraversare la stessa distanza nel vuoto, L/c,
l' impulso luminoso che entra nel mezzo ne uscira' ad un istante
corrispondente ad un ritardo DT = L/vg - L/c = (ng - 1)L/c.
Quando ng e' < 1, il tempo di ritardo DT e' negativo, ....omissis...
cioe' un impulso di luce puo' apparire all' altro estremo (della cella)
prima che se avesse attraversato la stessa distanza nel vuoto. Inoltre,
in contraddizione conpunti di vista tradizionali secondo cui una vg
negativa della luce non ha alcun significato fisico, quando ng diviene
negativo, il ritardo negativo dell' impulso -DT = (1-ng)L/c diviene piu'
grande del tempo di transito nel vuoto L/c. In altre parole, e' come se
l' impulso uscisse dalla cella ancor prima di entrare. Questo fenomeno
controintuitivo e' conseguenza della natura ondulatoria della luce."

Da notare che nelle conclusioni si preoccupano di affermare
esplicitamente che l' effetto osservato NON contraddice ne' la
relativita' ne' la causalita'.

A chi conosca le "debolezze" della velocita' di gruppo riguardo la
caratterizzazione della velocita' di propagazione del segnale luminoso
nei mezzi in cui si manifesta la dispersione anomala il risultato di
Wang non dovrebbe creare particolari problemi (se non per il modo in cui
e' stato presentato).

Sulle diverse "velocita'" che possono caratterizzare la propagazione di
un segnale luminoso, avevo postato qualcosa su questo NG non molto tempo
fa.

Per chi volesse approfondire l' argomento, posso indicare la discussione
contenuta nel Jackson di elettromagnetismo oppure il libro di L.
Brillouin "Wave propagation and Group velocity" (Academic, New York
1960).

Giorgio Pastore
Received on Sun Jul 23 2000 - 00:00:00 CEST