La controversia sulla capacità, o meno, dell’occhio umano di osservare i singoli fotoni è significativa quando si tratta di decidere come sviluppare i futuri sensori e le tecnologie relative
di Emerging Technology from the arXiv
Gli esseri umani possono vedere i singoli fotoni? Si direbbe una domanda relativamente semplice, ma il problema si sta dimostrando più complicato del previsto e colpisce direttamente il futuro dei sensori.
L’occhio umano è molto sensibile alla luce. Gli esperti di fisica sanno da tempo che i bastoncelli fotosensibili sul fondo dell’occhio possono essere stimolati da un singolo neurone, ma non sanno che questa capacità percettiva è in grado di viaggiare attraverso il sistema visivo e cognitivo per dare vita alla percezione.
Sono solo pochi anni che i fisici hanno sviluppato pistole a fotoni capaci di produrre coppie di fotoni su richiesta, con grande precisione.
Le coppie sono importanti perché danno la possibilità di monitorare il momento in cui una pistola ai fotoni è stata innescata.
Un fotone viene inviato all’esperimento, mentre il secondo rimane in possesso dello sperimentatore, che ha quindi modo di sapere per certo che il fotone è stato sparato. Nella pratica, l’esperimento è complicato, a causa sia dell’alto numero di esperimenti necessari ad acquisire risultati statisticamente significativi, sia dell’inaffidabilità degli osservatori umani.
Alipasha Vaziri e colleghi, dell’università di Vienna in Austria, hanno reso pubblici i risultati della loro versione di questo esperimento. Hanno inviato singoli fotoni negli occhi di soggetti umani e chiesto loro di segnalare quando avessero ‘visto’ un fotone. Hanno anche chiesto ai soggetti di valutare il loro livello di certezza in quanto percepito.
L’esperimento copre 30,000 test, 2,420 dei quali hanno fatto uso di effettivi fotoni. I soggetti hanno rilevato correttamente i fotoni il 51.6 percento delle volte.
La conclusione riportata su Nature Communications da Vaziri e colleghi è che, “La probabilità che gli esseri umani siano in grado di percepire il contatto tra un singolo fotone e la cornea è abbastanza alta da non poter essere casuale.”
Ora, Paul Kwiat e colleghi della University of Illinois di Urbana-Champaign, mettono in discussione queste conclusioni suggerendo che i dati non offrono sufficiente certezza statistica per supportare le affermazioni di Vaziri e colleghi. Il gruppo di Kwiat ha già condotto esperimenti sui limiti della vista umana in passato.
Perché la risposta a questa domanda è così importante?
La risposta sta nel fatto che questo tipo di lavoro esplora i limiti fisici della biologia. L’energia di un singolo fotone è straordinariamente minuta, si aggira sui 10-19 Joules. Ciononostante, il cervello umano è una macchina calda e umida, costantemente bombardata da stimoli. La capacità di rilevare un quantitativo di energia così minimo rivelerebbe la vera potenza dei sensi biologici, anche in un ambiente caldo e umido. Si tratta di una capacità che fisici ed ingegneri ambirebbero a copiare.
Ecco perché questo studio, così come quelli a venire, definiranno il tetto per i bioingegneri. Comunque questo limite verrà ad essere definito, ne nasceranno progressi tecnologici notevoli.
(LO)
