Vorrei sapere se il laser, avendo anche natura corpuscolare, fosse in grado, ad esempio, di spostare un pistone e quindi di essere utilizzato per il funzionamento di un motore. Grazie e complimenti.

In principio ogni volta che un corpo assorbe una radiazione, oltre all’energia viene ceduto anche dell’impulso, generando la cosiddetta “pressione di radiazione” (ad es. dall’ Amaldi, Bizzarri, Pizzella, pag 355). Si può stimare quanta forza può esercitare lo sparo di un laser che investa un corpo completamente assorbente.
Poiché p=E/c, cioè l’impulso ceduto è proporzionale all’energia assorbita tramite l’inverso della velocità della luce, considerando un laser impulsato da 300mJ per sparo (già un laser di una certa importanza), l’impulso ceduto ad un assorbente perfetto sarebbe 10-8 N s, pari anche alla variazione della quantità di moto indotta. Ciò significa che se un ipotetico pistone pesasse solo un grammo, aumenterebbe la sua velocità di 10-5 m/s per impulso. Supponendo di poter ripetere l’impulso del laser 20 volte al secondo (un laser ad eccimeri potrebbe fornire frequenze maggiori, ma a costi del tutto proibitivi per far funzionare un motore!) si otterrebbe la velocità di 2×10-4 m/s in un secondo. Cioè due decimi di millimetro al secondo, quindi inutilizzabile per qualsiasi scopo pratico. Potrebbe invece fornire l’impulso per effettuare microspostamenti di corpi da posizionare con precisione, e non escludo che ciò sia già in uso.
Da notare che se il pistone, anziché essere completamente assorbente fosse totalmente riflettente, assorbirebbe il doppio della quantità di moto in quanto il fotone per “rimbalzare” deve cedere due volte il suo momento perché si conservi la quantità di moto totale dei due corpi. Il fatto che la quantità di moto sia così piccola è dovuto al fatto che, come illustrato prima, l’impulso scambiato tra un’onda piana e un corpo assorbente è E/c, per cui l’altissimo valore della velocità della luce rende molto piccolo lo scambio di impulso a parità di energia.