Si chiama effetto Terrell-Penrose, ed è un’illusione ottica secondo cui quando un oggetto si muove a velocità estremamente elevate, prossime a quella della luce, ci appare ruotato. Ed è quello che i ricercatori dell’Università Tecnica di Vienna sono per la prima volta riusciti a osservare nei loro laboratori. Servendosi di impulsi laser e telecamere speciali, infatti, hanno riprodotto l’effetto Terrell-Penrose e lo hanno descritto in una ricerca pubblicata sulla rivista Communications Physics.
L’illusione ottica
Sebbene diversi esperimenti abbiano già dimostrato come un oggetto che si muove al 99,9% della velocità della luce abbia una lunghezza diversa da quando è a riposo e, inoltre, il tempo trascorre in modo differente, l’illusione ottica secondo cui appare ruotato è una conseguenza della teoria della relatività di Albert Einstein che, tuttavia, non era finora ancora stata osservata. Nel 1959, infatti, i fisici James Terrell e Roger Penrose (premio Nobel 2020) conclusero indipendentemente che gli oggetti in movimento rapido, anziché apparire schiacciati in un fenomeno noto come contrazione di Lorentz, dovrebbero apparire ruotati. Tuttavia, questa illusione ottica, chiamata ora effetto Terrell-Penrose, non era mai stata dimostrata e realizzata in laboratorio.
La rotazione apparente
“Supponiamo che un razzo ci sfrecci accanto al 90% della velocità della luce. Per noi, non ha più la stessa lunghezza di prima del decollo, ma è 2,3 volte più corto”, ha commentato Peter Schattschneider, tra gli autori dello studio. Questa contrazione, tuttavia, non può essere fotografata. “Se si volesse fotografare il razzo mentre passa, si dovrebbe tenere conto del fatto che la luce proveniente da punti diversi impiega tempi diversi per raggiungere la fotocamera”, ha aggiunto l’esperto, spiegando che la luce proveniente da diverse parti dell’oggetto e che arriva al nostro occhio nello stesso momento non viene emessa contemporaneamente, dando vita a complessi effetti ottici.
La dimostrazione
Per riuscire a osservare l’illusione ottica, i ricercatori hanno condotto complessi esperimenti, in cui hanno utilizzato impulsi laser estremamente brevi e telecamere speciali ad alta velocità per produrre istantanee di un cubo e di una sfera che si muovevano quasi alla velocità della luce. “Abbiamo combinato le immagini fisse in brevi videoclip degli oggetti ultraveloci. Il risultato è stato esattamente quello che ci aspettavamo”, ha commentato Schattschneider. “Un cubo appare contorto, una sfera rimane una sfera, ma il polo Nord si trova in un punto diverso”. I loro risultati, in conclusione, hanno mostrato gli oggetti apparentemente ruotati, dimostrando perciò la veridicità dell’effetto Terrell-Penrose. Questo effetto, spiegato gli autori, è una combinazione della contrazione di Lorentz e dei diversi tempi di percorrenza della luce da punti diversi, che porta a una rotazione apparente. “La rotazione non è fisica”, ha commentato a Live Science il co-autore Dominik Hornof. “È un’illusione ottica. La geometria del modo in cui la luce arriva inganna i nostri occhi.”