Una simulazione che mostra un cubo. A riposo appare normale, ma quando si muove al 99.9% della velocità della luce, appare ruotato e distorto.

Cosa vedremmo se potessimo fotografare un oggetto che sfreccia quasi alla velocità della luce? Contrariamente a quanto previsto dalla sola contrazione di Lorentz, non apparirebbe schiacciato. Sembrerebbe invece ruotato. Per la prima volta, dei fisici hanno simulato in laboratorio questo strano inganno ottico, noto come effetto Terrell-Penrose, confermando una previsione della relatività speciale vecchia di 65 anni. ARTICOLO COMPLETO

L'illusione della rotazione
La teoria della relatività speciale di Einstein prevede che un oggetto in rapido movimento appaia più corto nella direzione del moto (contrazione di Lorentz). Tuttavia, nel 1959, i fisici James Terrell e Roger Penrose sottolinearono che ciò che una fotocamera "vede" è diverso. Una fotografia cattura tutti i fotoni che arrivono al sensore nello stesso istante. Ma se l'oggetto è in movimento, la luce proveniente dalle sue parti più lontane deve essere partita prima rispetto alla luce delle parti più vicine per arrivare nello stesso momento. In quel lasso di tempo, l'oggetto si è spostato. La combinazione di questo ritardo temporale e della contrazione di Lorentz produce un'illusione ottica sorprendente: l'oggetto appare come se fosse ruotato, permettendoci persino di vederne parzialmente il lato posteriore.

La simulazione in laboratorio: "rallentare" la luce
Dimostrare questo effetto è impossibile con oggetti reali, ma un team di fisici dell'Università di Vienna ha escogitato un metodo ingegnoso per simularlo, descritto sulla rivista *Communications Physics*. Hanno utilizzato impulsi laser ultra-rapidi (della durata di picosecondi, ovvero millesimi di miliardesimo di secondo) e una speciale fotocamera "gated" in grado di aprirsi solo per quell'istante infinitesimale. In pratica, hanno "fotografato" l'oggetto una "fetta" di luce alla volta. Tra uno scatto e l'altro, spostavano fisicamente l'oggetto della distanza che avrebbe percorso se si fosse mosso a una frazione della velocità della luce. Ad esempio, per simulare il 99.9% della velocità della luce su una sfera, questa veniva spostata di 6 cm tra ogni "fetta".

I risultati: un cubo distorto e una sfera che si svela
Ricombinando tutte le "fette" di luce catturate in un'unica immagine, i ricercatori hanno costruito lo scatto di un oggetto che si muove a velocità relativistica, anche se in realtà non si è mai mosso così velocemente. I risultati hanno confermato perfettamente la teoria. Un cubo che sfreccia al 99.9% della velocità della luce non appare schiacciato, ma distorto e ruotato. Una sfera, pur mantenendo il suo contorno circolare, appare anch'essa ruotato, come se si potesse sbirciare oltre il suo equatore per vederne una parte del lato nascosto.

Questa elegante dimostrazione non contraddice la relatività, ma ne illustra una delle conseguenze più controintuitive. Un oggetto in rapido movimento è fisicamente contratto, ma l'atto di "vederlo" o fotografarlo introduce una distorsione temporale che ce lo fa percepire in modo diverso. Grazie a questo esperimento, un affascinante paradosso ottico, finora relegato ai libri di testo, è stato finalmente portato alla luce in un laboratorio.

 

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