Quasi-particelle per il laser di nuova generazione

[zakmck]

Quasi-particelle per il laser di nuova generazione
Due gruppi di ricerca indipendenti hanno realizzato un nuovo tipo di laser basato sulle proprietà dei polaritoni, quasi-particelle ottenute dall'accoppiamento di fotoni ed eccitoni, altre quasi-particelle che descrivono gli stati di eccitazione di un solido. Poiché richiede un millesimo dell'energia consumata da un laser convenzionale, il dispositivo si candida a diventare il laser della prossima generazione: a patto di realizzarne una versione che funzioni a temperatura ambiente

È un nuovo tipo di laser quello descritto sulle pagine della rivista “Nature” da Christian Schneider, del Wilhelm-Conrad-Röntgen-Research Center for Complex Material Systems, dell’Università di Würzburg, e in contemporanea sulle “Physical Review Letters” dal gruppo guidato da Pallab Bhattacharya dell’Università del Michigan.

Si basa infatti su un concetto del tutto innovativo, poiché emette la luce attraverso un processo di diffusione di quasi-particelle denominate polaritoni, che sono il risultato dell'accoppiamento di fotoni (i quanti della radiazione elettromagnetica) ed eccitoni, a loro volta quasi-particelle che descrivono gli stati di eccitazione di un solido.

In realtà, a rigore, la definizione di laser a polaritoni è scorretta. Laser infatti è l’acronimo di Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ovvero amplificazione della luce per emissione stimolata di radiazione, ma il dispositivo costruito da Schneider e Bhattacharya non prevede una fase di emissione stimolata, in cui elettroni in una cavità vengono eccitati a un livello energetico superiore per poi ritornare a quello inferiore e quindi produrre un fascio di luce monocromatico e coerente (in cui cioè i raggi sono tutti in fase). Nel laser sviluppato dai due ricercatori, l’emissione di fascio di questo tipo avviene mediante un processo fisico diverso.

All'inizio del processo ci sono i polaritoni, che vengono generati eccitando un semiconduttore di arseniuro di gallio posto in una microcavità e mantenuto a una temperatura estremamente bassa, pari a 30 kelvin (cioè -243 gradi Celsius, 30 gradi Celsius sopra lo zero assoluto). I polaritoni decadono rapidamente, trasferendo la propria energia ai fotoni che fanno parte di queste quasi-particelle. Grazie all'energia ricevuta, i fotoni infine possono generare un fascio di luce monocromatico e coerente.

Proposto in via teorica nel 1996, il laser a polaritoni è stato realizzato per la prima volta nel 2007, dunque ha ormai qualche anno di storia. Ma la novità del dispositivo costruito da Schneider e Bhattacharya è i polaritoni sono eccitati con l’elettricità e non con metodi ottici.

Al di là dei dettagli tecnici, questa nuova versione ha l’enorme vantaggio di poter funzionare con un’energia 1000 volte inferiore rispetto a un laser convenzionale e si candida quindi a diventare il laser della prossima generazione. L’unico ostacolo in questo senso è che per ora funziona a temperature criogeniche. Ma i ricercatori stanno già lavorando a una nuova versione in grado di funzionare a temperatura ambiente.

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[superza]

Messaggio di zakmck


Al di là dei dettagli tecnici, questa nuova versione ha l’enorme vantaggio di poter funzionare con un’energia 1000 volte inferiore rispetto a un laser convenzionale e si candida quindi a diventare il laser della prossima generazione. L’unico ostacolo in questo senso è che per ora funziona a temperature criogeniche. Ma i ricercatori stanno già lavorando a una nuova versione in grado di funzionare a temperatura ambiente.

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WOW: potenzialmente puoi creare strumenti di propulsione remota potentissimi... (laser che spingono pareti riflettenti)
grande tecnologia!

[Aztlan]

superza ha scritto:

Messaggio di zakmck


Al di là dei dettagli tecnici, questa nuova versione ha l’enorme vantaggio di poter funzionare con un’energia 1000 volte inferiore rispetto a un laser convenzionale e si candida quindi a diventare il laser della prossima generazione. L’unico ostacolo in questo senso è che per ora funziona a temperature criogeniche. Ma i ricercatori stanno già lavorando a una nuova versione in grado di funzionare a temperatura ambiente.

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WOW: potenzialmente puoi creare strumenti di propulsione remota potentissimi... (laser che spingono pareti riflettenti)

Direi più probabili come arma o strumento di taglio industriale.

La spinta data dalla luce, sia pure laser, è quasi nulla.

Invece la scarsa potenza richiesta per generarlo significa che con l' energia che oggi serve per fare un laser domani se ne potrà creare uno 1000 volte più potente.


Il che automaticamente li rende candidati ideali per creare nuove armi laser con intensità appunto 1000 volte maggiore di quelle attuali.


Non è fantascienza: ho parlato di armi laser attuali e non a sproposito: esistono già diversi tipi di armamento laser prototipico.

E non parlo di tecnologie segrete o altre affermazioni non provabili al momento, ma di quanto già noto.

Il THEL (Tactical High Energy Laser) è già realtà. Armamementi laser sono già montati su alcuni semplici jeep Humvee. Navi della Marina Americana già montano altri armamenti laser.


Questi possono già fornire una copertura intercettando proiettili, come colpi di mortaio o razzi, ancora in aria

(essendo la velocità del laser pari a quella della luce è molto superiore a quella di qualunque proiettile)

e raggi invisibili a occhio nudo possono già buttare già aerei in volo.


Queste sono cose pubblicamente note. Le armi laser esistono già e funzionano molto bene.

Il loro unico svantaggio al momento è o meglio a questo punto era proprio la difficoltà di generare il fascio in maniera economica (e pulita).

Ora questo ostacolo non esiste più, nè sulla carta e presto neanche nella pratica.


Appena avranno trovato il metodo per replicare il fenomeno a "temperature ambiente"

(che come per la fusione fredda è un termine fuorviante
in quanto indica solo nè pari a quelle della superficie del Sole nè prossime allo zero assoluto
ma come quelle che si trovano sul pianeta, compreso il magma o l' elevato calore di un fuoco e non solo la brezza primaverile)

potete stare certi che comincerà la ricerca sul versante militare.


A quel punto altro che aerei, magari potranno buttare giù davvero un UFO. Altro che HAARP.

[superza]

Aztlan ha scritto:


La spinta data dalla luce, sia pure laser, è quasi nulla.
Invece la scarsa potenza richiesta per generarlo significa che con l' energia che oggi serve per fare un laser domani se ne potrà creare uno 1000 volte più potente.

Proprio per questo 1000 più potente comincia ad essere promettentissima, già dal 2007 si parla di photonic laser propulsion;
Guarda dal punto di vista teorico cosa potrebbe essere fatto su distanze intrasolari corte ( mercurio venere marte max Giove) con laser ultra potenti a terra:
"A twenty ton vehicle could be sent to Mars in 96 days using two 1 GW laser source and 1000 reflections. The sail would have an areal density of 10 gm/m**2. For a sail with a 1000 m diameter the resulting total weight would be 7850 kg, within the weight budget of the 20 tonne lightsail craft. The example has a lightsail with a mass of 10 tonne, carrying 10 tonne of cargo."
http://nextbigfuture.com/2007/02/use-67 ... s-for.html

Lessi un articolo che ora non ritrovo dove nel raggio breve indicava il range di potenza per arrivare sino a 0,1 C!!!

[Aztlan]

Mille volte 0,0000000001% è sempre una frazione infinitesimale. Tanto varrebbe un motore a peti.

Conosco queste proposte concettuali, e come molte di esse, sono solo queste, non hanno nulla di praticabile.

Hai conoscenza dei limiti intrinsechi di questa tecnologia?


Una vela di un KILOMETRO di diametro? Che necessita di una infrastruttura faraonica nello spazio?

Per cosa, metterci 3 mesi ad arrivare su Marte, cioè quanto già si può fare con gli attuali mezzi di propulsione?

E solo per un carico di 20 tonnellate, cioè una capsula troppo piccola per poter soddisfare le esigenze dell' equipaggio durante tutto il viaggio?


Insomma una fatica inutile per raggiungere velocità già disponibili senza bisogno di costruire stazioni spaziali spara raggi alla Morte Nera,

e pure superati da, più prosaicamente, un motore a fusione?

No, grazie. Molto meglio il Progetto Daedalus o altra nave con un motore a fusione come la Discovery II: 170 tonnellate mosse a 300 km al secondo.


http://en.wikipedia.org/wiki/Interplanetary_spaceflight#Fusion_rockets

[Aztlan]

Tanto per capirci, e concludere l' OT (perchè di questo si tratta)


la sonda Deadalus progettata negli Anni '70 in Inghilterra potrebbe raggiungere una stella distante 5,9 anni luce in 50 anni, muovendosi al 12% della velocità della luce (0,12c).

E la nave con equipaggio Discovery II ideata alla NASA ci porterebbe con 170 tonnellate di carico su Giove in 118 giorni e Saturno in 212 giorni.


In ogni caso parliamo quindi di una nave più grande e più veloce, con tecnologie più alla portata di mano di quelle fantasticate e senza richiedere opere faranoiche come una "catapulta" laser sulla Luna.

Non c' è motivo di spendere di più per ottenere di meno dopodomani, quando già domani possiamo ottenere di più risparmiando.

Con le risorse spese per una simile base lunare, potremmo mettere su un cantiere per una flotta di navi destinate a farci colonizzare il sistema Solare e forse mandare sonde in quelli vicini.


La NASA ha già cominciato lo sviluppo del Fusion Driven Rocket due anni fa.

Questo dovrebbe dirti tutto su dove gli scienziati ripongono le aspettative realistiche per il "prossimo passo" che era stato chiesto da Obama,


altro che vele kilometriche sospinte da basi con cannoni laser lungo tutto il tragitto.

Santo Cielo, persino il solo pensiero dovrebbe bastare per rendersi conto della estrema inverosimiglianza, infattibilità o perlomeno estrema inconvenienza e inutilità di un sistema del genere,

al confronto non si capisce il perchè di tanto astio verso il Ponte sullo Stretto.


Ma a questo punto siamo così OT che userò tutto il materiale che ho raccolto per questa ricerca per aprire un topic ad hoc per questa notizia, che certo non doveva passare inosservata.


Adesso spero possiamo tornare a parlare dell' oggetto di questa discussione, e cioè il nuovo laser.

Zack, se hai qualche aggiornamento, questa sarebbe l' occasione buona per farlo partire (visto che si è subito partiti per la tangente).


Buona Discussione,

Aztlan

Aztlan

[superza]

Aztlan ha scritto:
Adesso spero possiamo tornare a parlare dell' oggetto di questa discussione, e cioè il nuovo laser.

Io ritengo che possa essere anche un sistema di propulsione ad un costo molto basso; ti servono 2 cannoni laser, uno in area di partenza per accelerare uno in area di destinazione per frenare; una nave a vele in orbita, espulsione di massa nulla e quindi carico aggiuntivo pari a zero.
Con un laser 1000 volte più efficiente puoi farlo a costi molto bassi visto che il laser puoi tenerlo a terra

Poi oh sono opinioni, per me si può fare, così come ritengono le società che ci lavorano sopra, mica stiamo andando off topic, si chiacchera di applicazioni di questo laser, per me anche in uso spaziale
Saluti