We present an educational double-slit experiment aimed at strengthening students’ ability in physical reasoning, both from a theoretical and an experimental perspective, while improving their understanding of interference/diffraction phe- nomena. In particular, students are lead to focus their attention on the hypotheses employed in the reference theoretical model (i.e., Fraunhofer or far-field diffrac- tion), and are guided to build an experimental setup that satisfies such conditions. For completeness, we also present some quantitative results based on two different measurement techniques: The direct measurement of intensity versus position, and digital photography.

Il XXXV Convegno Nazionale della SISFA si è sviluppato in diverse sezioni sui principali temi di ricerca in storia della scienza, dall’antichità fino alla fisica del XX e XXI secolo. Due sessioni del congresso sono state dedicate alla didattica scientifica nelle scuole e nei musei, alla strumentaria scientifica e alle relative collezioni. Oltre che su tali temi “istituzionali” il Convegno SISFA si è focalizzato su argomenti speciali collegati all’Anno Internazionale della Luce 2015 e ai diversi anniversari celebrati durante il 2015, come il centenario dell’intervento dell’Italia nella Prima Guerra Mondiale, il centenario della Teoria della Relatività Generale, il settantesimo anniversario del bombardamento di Hiroshima e Nagasaki. La sessione “History of Light” ha stimolato importanti riflessioni sui diversi approcci scientifici allo studio della luce, sui suoi usi sociali e spettacolari. Infine la sessione “Science and World War I” ha evidenzato le posizioni degli scienziati italiani riguardo il primo conflitto mondiale, rivelando peculiari attitudini verso la Guerra, le interazioni con i contesti internazionali e gli effetti sulla ricerca scientifica fino al periodo post-bellico.

The question related with the ontic nature of the quantum waves, whether they are mere probability waves or, on the contrary, do have a real physical existence is now settled by recent experiments based on ghost imaging technique. Indeed, these experiments have shown the real physical existence of subquantum waves, named also de Broglie waves, guiding waves, pilot waves, theta waves or subquantum waves. In order to better clarify the situation some minor modifications on the performed experiments are proposed.

We take advantage of the interesting connection between truncated exponential sums with continuous arguments (CTES) in number theory and interference in Physics in order to investigate the challenging problem of factoring large numbers. In particular we develop a novel method of factorization based on the use of an optical computer able to reproduce “CTES interferograms” by exploiting polychromatic interference. The scaling properties at the core of such “factoring” interferograms allows, in principle, the prime number decomposition of several large integers.

We construct an analog computer based on light interference to encode the hyperbolic function f(ζ)≡1/ζ into a sequence of skewed curlicue functions. The resulting interferogram when scaled appropriately allows us to find the prime number decompositions of integers. We implement this idea exploiting polychromatic optical interference in a multipath interferometer and factor seven-digit numbers. We give an estimate for the largest number that can be factored by this scheme.

We introduce a new factorization algorithm based on the measurement of the periodicity of a determined function, similar to Shor's algorithm. In particular, such a function is given by a generalized continuous truncated exponential sum (CTES). The CTES interference pattern satisfies a remarkable scaling property, which allows one to plot the interferogram as a function of a suitable continuous variable depending on the number to factorize. This allows one, in principle, to factorize arbitrary numbers with a single interferogram. In particular, information about the factors is encoded in the location of the interference maxima, which repeat periodically in the interferogram. A possible analogue computer for the implementation of such an algorithm can be realized using multi-path optical interferometers, with polychromatic light sources and a high-resolution spectrometer. The experimental accuracy in the realization of the CTES interferogram and the bandwidth of the polychromatic sources determine the largest number Nmax factorable. Once the CTES interferogram is recorded, all the numbers with value up to Nmax can be factorable, without performing any further measurement.

We introduce a new factorization algorithm based on the optical computation by multi-path interference of the periodicity of a "factoring" function given by exponential sums at continuous arguments. We demonstrate that this algorithm allows, in principle, the prime number decomposition of several large numbers by exploiting a remarking rescaling property of this periodic function. Such a function is recorded by measuring optical interferograms with a multi-path Michelson interferometer, a polychromatic light source and a spectrometer. The information about factors is encoded in the location of the inteferogram maxima.

Fourier ontology claims that only the physically inexistent abstract harmonic plane waves do have a pure perfect frequency, therefore, a finite wave being in this ontology a sum of many harmonic plane waves cannot have a single pure frequency. The causal nonlinear approach based onto the more general wavelet analysis assumes that a finite wave may indeed have a single frequency. An experimental process is proposed for testing nonlocal and nontemporal Fourier ontology against local wavelet analysis. The experiment also checks the general validity of Heisenberg indetermination relations. The proposed experiment uses an asymmetric Mach-Zehnder interferometer and increasingly better monochromators.

We propose a setup for the experimental implementation of the conceptual experiment proposed, in 1982, by Garuccio, Rapisarda and Vigier. In particular, we show that orthodox quantum mechanics leads to a different prediction with respect to the nonlinear causal approach. Hence, this experiment shall contribute to clarify the ontic nature of quantum waves

Optical ghost imaging is a remote imaging technique that exploits either the correlations between light beams/entangled photon pairs, or the Hanbury-Brown Twiss [1, 2] effect typical of chaotic light sources. Is it possible to implement ghost imaging with massive particles? The Extreme Energy Events (EEE) project [3] offers a platform for attempting to answer this question. Our analysis is based on the experimental data taken in L’Aquila by two distant EEE muon telescopes [4, 5]. Interestingly, muons from cosmic ray showers exhibit spatio-temporal correlations that offer the possibility to evaluate the feasibility of ghost imaging with massive particle.

L'imaging plenottico è una nuova modalità ottica che consente di acquisire contemporaneamente la posizione e la direzione di propagazione della luce, per consentire la rifocalizzazione e l'imaging 3D con un singolo scatto. L'invenzione consiste in un procedimento ed un dispositivo di acquisizione plenottica di immagini, basati sulla misura di correlazioni di intensità della luce. L'aspetto principale della tecnica, denominata "Correlation Plenoptic Imaging" (CPI), è la rivelazione di due fasci di luce tra loro correlati, da parte di due sensori distinti. Uno dei due fasci correlati riproduce l’immagine della sorgente luminosa su un sensore. Il secondo fascio illumina l'oggetto; la luce riflessa o trasmessa dall’oggetto è poi raccolta da un second sensore. Misurando le correlazioni spazio-temporali tra le fluttuazioni di intensità sui due sensori, si ottiene l’immagine dell'oggetto. Inoltre, la correlazione tra punti dell’oggetto e punti della sorgente consente di ricostruire la direzione di propagazione della luce; come nell’immagine plenottico standard, questa è la chiave per rifocalizzare immagini sfocate dell’oggetto desiderato, o per cambiare il punto di vista e il piano di messa a fuoco nella scena tridimensionale in cui è inserito l’oggetto. Rispetto alle attuali tecniche di imaging plenottico, basate sulla misura diretta dell'intensità, nel dispositivo proposto è possibile effettuare imaging plenottico senza sacrificare la risoluzione spaziale. In partricolare, l’invenzione consente di ottenere una combinazione di risoluzione spaziale e profondità di campo non accessibile agli attuali dispositivi plenottici.

L'imaging plenottico è una nuova modalità ottica che consente di acquisire contemporaneamente la posizione e la direzione di propagazione della luce, per consentire la rifocalizzazione e l'imaging 3D con un singolo scatto. La nostra proposta consiste in un sistema per effettuare imaging plenottico attraverso la misura di correlazioni di intensità tra due fasci di luce rivelati da due sensori distinti. L'immagine dell'oggetto è focalizzata su uno dei sensori da una lente; d’altro canto, l’immagine di questa lente è riprodotta sul secondo sensore mediante la misura di correlazione tra le fluttuazioni di intensità rivelate dai due sensori. La correlazione tra piano oggetto e piano della lente consente di ricostruire la direzione della luce dall'oggetto alla lente, e quindi di mettere in atto le potenzialità tipiche dell'imaging plenottico, come la rifocalizzazione e la ricostruzione 3D. Rispetto agli attuali dispositivi plenottici, le procedure descritte nell'invenzione non sacrificano la risoluzione spaziale a favore di quella direzionale. Rispetto alla precedente invenzione "Dispositivo e procedimento di acquisizione plenottica di immagini, il nuovo schema proposto ha il vantaggio pratico di consentire il raggiungimento di risoluzioni più elevate, che sono in questo caso definite dall'apertura numerica della lente, invece di quella della sorgente luminosa. In più, la nuova tecnica semplifica molto l'osservazione e il monitoraggio del campione, e consente un confronto diretto (ed eventualmente un'integrazione) con l'imaging plenottico standard.

A process and device for the plenoptic capture of photographic or cinematographic images are described, both based on the correlation measure or "Correlation Plenoptic Imaging" (CPI), comprising the steps of splitting a primary light beam coming from at least one light source in at least two distinct light beams, directing said at least two distinct light beams towards at least two distinct capturing sensors to capture images, so that at least one first light beam is directed towards at least one capturing sensor to capture an angular measure of a scene and at least one second light beam is directed towards at least one capturing sensor to capture a spatial measure of said scene, said angular measure being adapted to provide the propagation direction of the light beam coming from the scene, said spatial measure being adapted to provide the conventional two-dimensional capture of the image of the scene.