La luce si avvolge in spirali come in natura: nasce il rotatum ottico
Un’inedita forma di luce sta riscrivendo ciò che sappiamo sulla propagazione dei vortici ottici, mostrando una struttura simile a quella di conchiglie di Nautilo, galassie e semi di girasole. Questo nuovo comportamento, descritto nel prestigioso Science Advances, prende il nome di rotatum ottico ed è stato scoperto nel laboratorio di Harvard guidato da Federico Capasso.
Il rotatum ottico non si limita a girare su sé stesso come i tradizionali fasci di luce a vortice, ma evolve secondo un movimento elicoidale che ricalca le spirali naturali ispirate alla sequenza di Fibonacci. Questa caratteristica lo rende unico rispetto ai vortici ottici già noti, utilizzati in applicazioni come la comunicazione ottica, l’olografia e le pinze ottiche.
Il fascino matematico: dalla sequenza di Fibonacci al rapporto aureo
La vera meraviglia emersa dalla ricerca riguarda la modalità di crescita del rotatum ottico. I ricercatori hanno osservato che questo fascio segue un pattern di espansione che ricalca la sequenza di Fibonacci, una serie numerica in cui ogni termine è la somma dei due precedenti. Questa sequenza è alla base del cosiddetto rapporto aureo, una proporzione che si ritrova nei petali dei fiori, nella disposizione delle foglie, nei rami degli alberi e persino nel design architettonico e pittorico.
Secondo Ahmed Dorrah, fisico della Eindhoven University of Technology e primo autore dello studio, questa scoperta potrebbe aprire nuove strade per esplorazioni interdisciplinari tra fisica, matematica e biologia.
Dalla metasuperficie alle nuove tecnologie ottiche
La nascita del rotatum ottico è avvenuta grazie a una metasuperficie, ovvero un foglio nanostrutturato capace di piegare e trasformare la luce. Il team ha impiegato un display a cristalli liquidi e una sorgente di luce a bassa intensità per creare questo fenomeno, evitando così l’uso di laser ad alta potenza o sistemi complessi. Questo approccio potrebbe rendere il rotatum ottico più accessibile a una vasta gamma di applicazioni scientifiche.
Tra le potenzialità più interessanti c’è la possibilità di realizzare pinze ottiche estremamente precise, capaci di manipolare particelle microscopiche con un controllo senza precedenti, grazie al comportamento dinamico e spiraliforme della luce.
Una firma universale condivisa da luce e natura
Questa scoperta mette in evidenza un’affascinante simmetria tra fisica e natura, suggerendo che i principi alla base della forma delle galassie, dei molluschi marini e della disposizione dei semi nei girasoli potrebbero valere anche per la struttura e l’evoluzione della luce stessa. La luce, quindi, non solo illumina, ma imita e dialoga con le forme fondamentali del mondo vivente.
Secondo i ricercatori, la firma spiraliforme del rotatum ottico potrebbe rappresentare una costante universale della natura, aprendo orizzonti completamente nuovi per lo studio della luce come forza dinamica e strutturata.
