Vi siete mai chiesti cosa vedreste guardandovi in uno specchio del tempo? Non il vostro volto, ma la vostra schiena. Non sentireste la vostra voce tornare indietro nell’ordine giusto, ma come un nastro che va al contrario. Sembra assurdo, eppure è esattamente quello che un team di fisici americani è riuscito a creare in laboratorio.
Dopo più di sessant’anni di speculazioni teoriche, i primi specchi del tempo funzionanti sono diventati realtà. E le implicazioni vanno ben oltre la curiosità scientifica: potrebbero cambiare per sempre il modo in cui manipoliamo luce e onde elettromagnetiche.
Specchi del tempo dalla teoria alla realtà
Il concetto di specchi del tempo non è nuovo. Viktor Veselago, fisico russo, ne teorizzò l’esistenza già nel 1968. L’idea è semplice anche se controintuitiva: mentre un normale specchio riflette le onde quando colpiscono una superficie nello spazio, uno specchio temporale le riflette quando le proprietà del mezzo cambiano bruscamente nel tempo, in modo uniforme su tutto lo spazio.
Il risultato è che una porzione dell’onda viene invertita temporalmente, creando quello che sembra un eco al contrario.
Il problema era pratico: come cambiare le proprietà ottiche di un materiale abbastanza velocemente da indurre riflessioni temporali? La ricerca pubblicata su Nature Physics dal team guidato da Andrea Alù dell’Advanced Science Research Center della City University of New York ha trovato la soluzione nei metamateriali.
Metamateriali per manipolare il tempo
I ricercatori hanno utilizzato una striscia metallica serpeggiante lunga circa sei metri, stampata su una scheda e caricata con una fitta serie di interruttori elettronici collegati a condensatori.
L’intuizione brillante è stata evitare di modificare le proprietà del materiale ospite, creando invece un metamateriale dove elementi aggiuntivi possono essere aggiunti o sottratti attraverso interruttori veloci.
Come spiega Gengyu Xu, co-autore dello studio: “È molto difficile cambiare le proprietà di un mezzo abbastanza velocemente, uniformemente e con abbastanza contrasto per riflettere temporalmente i segnali elettromagnetici perché oscillano molto velocemente. La nostra idea era di evitare di cambiare le proprietà del materiale ospite e invece creare un metamateriale.”
Attivando tutti gli interruttori simultaneamente, il team è riuscito a raddoppiare improvvisamente l’impedenza dell’onda lungo tutta la linea. Questo cambiamento uniforme ha prodotto i requisiti per realizzare un’interfaccia temporale, causando la riflessione temporale dei segnali a banda larga che viaggiavano nel metamateriale.
Specchi del tempo: come funziona l’eco al contrario
Come riportato da Media INAF, se vi guardaste in uno “specchio del tempo” vedreste la vostra schiena invece del volto. In versione acustica, sentireste un suono simile a quello di un nastro audio ascoltato al contrario: l’ultima parte del segnale viene riflessa per prima, creando un’eco temporale invertita.
È stato davvero emozionante assistere a questo fenomeno controintuitivo, sia perché era stato previsto molto tempo fa, sia perché le onde riflesse nel tempo si comportano in modo diverso rispetto a quelle riflesse nello spazio
I ricercatori hanno anche dimostrato che la durata dei segnali riflessi temporalmente si allunga nel tempo a causa della conversione di frequenza a banda larga. Se potessimo vedere questi segnali luminosi, tutti i colori si trasformerebbero bruscamente: il rosso diventerebbe verde, l’arancione blu, il giallo viola.
Applicazioni future degli specchi del tempo
Le applicazioni pratiche potrebbero essere sorprendenti. Come abbiamo visto con altri metamateriali, queste tecnologie hanno il potenziale di trasformare completamente settori interi. Gli specchi del tempo potrebbero trovare impiego nelle comunicazioni wireless per operazioni come la stima di canale o la soppressione della distorsione.
La piattaforma metamateriale può combinare multiple interfacce temporali, abilitando cristalli temporali elettromagnetici. Combinati con interfacce spaziali progettate su misura, offrono il potenziale per aprire nuove direzioni nelle tecnologie fotoniche e nuovi modi per migliorare e manipolare le interazioni onda-materia. In sostanza, questi esperimenti hanno dimostrato che è possibile aggiungere il tempo come grado di libertà aggiuntivo per manipolare le onde elettromagnetiche con precisione senza precedenti.
Dopo sessant’anni di attesa, il futuro degli specchi del tempo sembra arrivare prima del passato. E forse è proprio questo il punto.
