"Mi considero uno scopritore"

L'ETH News: L'Unesco celebra quest'anno l'Anno internazionale della luce. ? un onore particolarmente gradito per lei che è un fisico del laser?
Ursula Keller: Sono felice di aver vinto questo premio. La fisica del laser è molto importante e ha molte applicazioni industriali di cui beneficia anche l'industria svizzera. I materiali lavorati con il laser si trovano ovunque, dalle automobili alle stampanti, dagli smartphone ai filtri del caffè. Ma per motivi di sicurezza, i laser non si possono vedere. L'anno dell'Unesco ci offre l'opportunità di mettere la luce e i laser al centro della scena. Siamo inoltre lieti di essere riusciti a convincere l'ETH e l'Università di Zurigo a dedicare la loro Scientifica di settembre al tema della luce.

Lei ha già vinto molti premi. Il premio OSA Charles H. Townes è ancora qualcosa di speciale per lei?
In ogni caso. Questo premio onora due importanti invenzioni che abbiamo realizzato qui all'ETH. Una delle due invenzioni risale al 1999 ed è stata una parte importante del Premio Nobel per la fisica, assegnato a un americano e a un tedesco nel 2005. Ma i due premi Nobel non ci hanno mai citato correttamente, ci hanno ignorato. Questo non è stato bello e mi ha infastidito molto. Ecco perché sono particolarmente felice di questo riconoscimento.

Cosa hai scoperto allora?
Si trattava dei cosiddetti pettini di frequenza. Questi possono essere utilizzati per misurare le frequenze con la massima accuratezza e costruire orologi estremamente precisi, ad esempio. Stavamo lavorando alla produzione di impulsi laser sempre più brevi e avevamo anche stabilito il record mondiale in questo campo all'ETH. La lunghezza dell'impulso di un flash laser di questo tipo è paragonabile al periodo di oscillazione della luce. In questo caso, la posizione del campo elettrico all'interno dell'impulso è importante. Già negli anni '80 è stato possibile mantenere stabile la velocità di pulsazione di questi laser. Tuttavia, l'ampiezza massima di oscillazione del campo elettrico all'interno dell'impulso si trovava sempre in una posizione diversa. Volevamo stabilizzare anche questo aspetto.

E ha funzionato. ? bastato un lampo di ispirazione o avete una ricetta speciale per il successo?
Lei applica la filosofia di Arnold Schwarzenegger, che anche i miei studenti comprendono immediatamente. Schwarzenegger dice: "Se sanguina, puoi ucciderlo!" Io lo espongo come segue: "Se lo vedi, puoi stabilizzarlo!" Se vedi qualcosa, puoi stabilizzarlo. Siamo stati i primi a rilevare il segnale che indica l'offset del campo elettrico all'interno dell'impulso. Una volta ottenuto questo segnale di offset, abbiamo potuto iniziare a "premere i pulsanti" per scoprire come e con quali mezzi il segnale cambia e può essere stabilizzato. Lo spettro degli impulsi laser stabilizzati assomiglia a un pettine. Le punte corrispondono alle linee centimetriche o millimetriche di una scala, ma sono utilizzate per misurare le frequenze e non le lunghezze. Da qui il nome di pettine di frequenza.

Questo pettine può essere utilizzato per contare le frequenze ottiche e quindi misurare il tempo in modo ancora più preciso rispetto ai precedenti orologi atomici. Ma perché abbiamo bisogno di orologi così precisi?
Gli orologi ottici possono essere utilizzati per misurare le differenze gravitazionali previste dalla teoria generale della relatività di Einstein. Queste devono essere prese in considerazione nei calcoli del GPS, ad esempio. Sarebbe anche un sogno verificare se le costanti della natura sono effettivamente costanti. Potrebbero cambiare su un lungo periodo di tempo, ma non è mai successo.

Sapeva già allora che questo lavoro era degno di un premio?
Ho capito subito che si trattava di una grande cosa. La soluzione al problema era in una riga. Se la conosci, è banale. Questo è il bello della nostra professione. Se si hanno idee e si è creativi, si trovano nuove intuizioni e grandi applicazioni. Mi considero un esploratore. Inoltre, lavoro costantemente su obiettivi positivi. ? incredibilmente interessante, arricchente e mai noioso: un lusso unico. Fare la professoressa è un lavoro da sogno.

Ma ha incontrato resistenze anche nel secondo lavoro per il quale è stato premiato.
Sì, abbiamo presentato l'articolo alla rinomata rivista "Nature Photonics" ed è stato prontamente respinto con la motivazione che stavamo facendo troppe affermazioni. Ma abbiamo ottenuto tutto quello che avevamo "dichiarato" e da allora abbiamo ottenuto molto di più. In una situazione come questa, occorre una certa tolleranza alla frustrazione e non bisogna mai arrendersi. Alla fine un'altra rivista ha pubblicato il lavoro. E ho anche inventato un nome per la mia scoperta: Mixsel.

Che cos'è un Mixsel?
Questa è la prossima generazione di laser a impulsi brevi, ma può essere prodotta in modo molto più economico. I nostri attuali laser ultraveloci consentono già molte applicazioni, ma sono laser a stato solido, che sono costosi. I laser che oggi tutti hanno in casa, ad esempio nel lettore CD, sono laser a semiconduttore che possono essere prodotti in serie. Abbiamo presentato un concetto di laser compatto e pulsato che consiste in vari strati di semiconduttori impilati verticalmente. In gergo tecnico, si chiama "Modelocked Integrated eXternal-cavity Surface Emitting Laser", in breve Mixsel.

Quando arriverà sul mercato il nuovo laser?
Lo sviluppo dei materiali è molto impegnativo. Vogliamo quindi cercare un mercato per il quale Mixsel possa essere una soluzione eccellente. In questo modo potremmo trovare un partner industriale. Oggi le console di gioco sono già dotate di laser convenzionali che scansionano la stanza e il giocatore secondo il principio del radar. Un laser a impulsi avrebbe una risoluzione molto più elevata. Ad esempio, sarebbe possibile misurare non solo i movimenti delle mani, ma persino le espressioni facciali. Laddove i laser ultraveloci di oggi sono troppo ingombranti o troppo costosi, potrebbero essere possibili applicazioni, ad esempio nelle telecomunicazioni, nella tecnologia informatica o nei display laser. Se tra dieci anni ci fosse un Mixsel in ogni casa, per me sarebbe un bel regalo di pensionamento.