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La luce? Si arrotola come un 'fusillo'

Un esperimento scientifico condotto a Venezia potrebbe trovare nuove applicazioni nelle telecomunicazioni. Tamburini:"Utilizzando la vorticità delle onde elettromagnetiche è possibile creare più canali naturali nella stessa frequenza".

» Telecomunicazioni Redazione - 05/07/2011

Dopo settimane di test svolti a Padova e a Venezia, lo scorso 24 giugno, presso la Loggia del Palazzo Ducale del capoluogo veneto è stato compiuto un esperimento davvero singolare. Lo scienziato Fabrizio Tamburini dell'Università di Padova, con l'aiuto del collega svedese Bo Thidé dell'Istituto di Fisica Spaziale di Uppsala e la Scuola Galileiana di Studi Superiori, ha portato a termine la prima dimostrazione pubblica dell'utilizzo delle proprietà di vorticità delle onde elettromagnetiche allo scopo di creare più canali naturali nella stessa frequenza. 
 

L'importanza di questo esperimento, che ha rievocato quello storico di Guglielmo Marconi del 1895, sta nel fatto che "supera le attuali tecnologie che suddividono in bande lo spettro di frequenze - ha spiegato Tamburini - per permettere la trasmissione di diversi segnali in contemporanea su un'unica frequenza". La prova empirica veneziana è fondata sulla vorticità del campo elettromagnetico, una proprietà delle onde elettromagnetiche che può essere trasportata anche da un singolo fotone nello spazio e nel tempo. 

"Noi usiamo solo l'uno per cento delle possibilità di frequenza della luce - ha proseguito lo studioso - ma i cosiddetti vortici ottici permetteranno di avere fino a 601 canali di trasmissione sulla stessa frequenza. Queste proprietà particolari consentono non solo alla luce di oscillare e di avere una sua lunghezza d'onda, ma al contempo di attorcigliarsi su se stesso come un fusillo. Oltre alla facoltà di aumentare di dieci volte la vista di telescopi e microcoscopi - continua lo scienziato - questa scoperta apre un gran potenziale nel settore del digitale terrestre e dei cellulari". Dunque, questi aspetti spaziali del campo elettromagnetico possono essere modulati per le telecomunicazioni e la radioastronomia, "utilizzando una tecnologia semplice e disponibile, con strumentazioni convenzionali, dando così origine a un nuovo tipo di sintonia". 

Per portare a termine l'esperimento, la stazione trasmittente è stata posizionata sulla torretta di destra della Compagnia della Vela dell'Isola di San Giorgio, davanti Piazza San Marco. Questa stazione aveva due antenne, una comune Yagi (a pettine) e l'altra vorticosa, sulla stessa frequenza di 2,414 GHz. La stazione ricevente è stata invece posta sulla loggia di Palazzo Ducale, a 435 metri dalla trasmittente. La ricevente si componeva di due antenne Yagi accoppiate tra loro in un interferometro. 

Variando la posizione di una delle due antenne si è realizzata una sintonia spaziale dal segnale senza vorticità a quello vorticoso. Due canali naturali sulla stessa frequenza. Una miriade di appassionati e semplici curiosi ha riempito la piazza antistante Palazzo Ducale per osservare i giochi di luce ed ascoltare la prima trasmissione, due suoni discordanti ciascuno per canale. Muovendo meccanicamente l'antenna si sono identificati chiaramente i punti in cui un segnale era annullato mentre l'altro emergeva. Alla fine è emerso per la prima volta il suono chiaro del canale vorticoso, dimostrando che la sintonia per vorticità è realizzabile. 

La realizzazione del progetto è stata possibile grazie alla collaborazione del team composto, tra gli altri, dal professor Filippo Romanato del dipartimento di Fisica dell'Università di Padova e direttore del Laboratorio per la Nanofabbricazione di Nanodispositivi (LaNN) di Veneto Nanotech, che ha contribuito allo sviluppo delle antenne e nella cui sede si è svolta le prima prova di trasmissione. Presso il dipartimento di Ingegneria dell'Informazione dell'Università di Padova è stata realizzata una speciale antenna parabolica 'vorticosa' in grado di generare, appunto, un vortice elettromagnetico.

"Le implicazioni di questo esperimento sono numerose - ha spiegato il professor Tamburini -, si potranno ad esempio dare nuovi occhi ai radiotelescopi per la ricerca diretta di buchi neri rotanti e per la turbolenza del plasma interstellare. Plasmonica, super risoluzione ottica e ricerca dei pianeti extrasolari sono già in fase di studio presso l'Università di Padova e il Laboratorio LaNN di Veneto Nanotech. Tra le applicazioni più interessanti anche quelle biomediche per la diagnosi precoce e non invasiva del cancro". 

La principessa Elettra Marconi-Giovannelli, figlia di Guglielmo Marconi, ha seguito via telefono la prima dimostrazione pubblica a Venezia. Diversi scienziati, industriali e ingegneri di fama mondiale hanno presenziato il giorno dell'esperimento, tra questi Giuliano Berretta, presidente di Eutelsat, Sir Michael Berry, candidato al Premio Nobel per la Fisica, il presidente della Fondazione Marconi, Gabriele Falciasecca, e il direttore di Rai 3 Veneto, Giovanni De Luca.