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VERSO IL MEETING/ Quelli che dividono gli atomi per studiare archeologia

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L'Isis che sorge nei pressi di Oxford  L'Isis che sorge nei pressi di Oxford

I neutroni penetrano in profondità nei materiali e vengono deviati dagli atomi. Usando speciali rivelatori per i neutroni, possiamo creare un’immagine della struttura della materia a livello degli atomi e delle molecole e rivelare pertanto un’immagine non altrimenti visibile. Con ISIS esploriamo le proprietà della materia misurando le posizioni degli atomi e delle forze tra di loro, e questo permette di capire come funzionano i materiali. I neutroni possono essere utilizzati per la ricerca in fisica, chimica, ingegneria, scienza dei materiali, scienze ambientali e geologiche, e sempre di più scienze della vita.

 

Come funziona ISIS?

 

Per creare un fascio di neutroni, anzitutto occorre accelerare dei protoni fino a una velocità notevole: 84% della velocità della luce! Per questo si usano due acceleratori: uno lineare e uno circolare o sincrotrone. Ogni protone attraversa 10.000 volte l’acceleratore percorrendo in tutto 1.655 km prima di essere sparato verso un bersaglio di tungsteno. Il processo richiede 10 millisecondi e succede 50 volte al secondo. I neutroni fuoriescono in tutte le direzioni e a velocità molto elevate, per cui è necessario rallentarli e schermarli. Per il rallentamento, detto anche moderazione, si utilizzano materiali ricchi di idrogeno, come acqua e metano; quando i neutroni attraversano questi materiali subiscono una serie di urti, che li costringono a disperdere parte della loro energia.

 

E per schermarli?

 

Per schermarli è necessario utilizzare enormi blocchi di acciaio e cemento, larghi fino a 4 metri. I neutroni, infatti, essendo particelle neutre, sono in grado di attraversare grandi quantità di materiale e fuoriuscire dall’altro lato. In questo enorme schermo, che serve anche a proteggere le persone che lavorano alla sorgente, vi sono delle piccole aperture rettangolari da cui i neutroni possono fuoriuscire per raggiungere i campioni che si vogliono studiare.

 

Perché i neutroni sono così utili?

 

Se potessimo inventare una particella perfetta per scoprire dove sono gli atomi cosa stanno facendo, come sarebbe? Dovrebbe avere carica elettrica nulla, per poter passare accanto a elettroni e protoni senza farsi sentire; dovrebbe essere in grado di entrare in profondità nella materia, e non fermarsi alla superficie; dovrebbe poter essere deviate da tutti i tipi di atomi, sia quelli leggeri (idrogeno, carbonio, ossigeno) che quelli pesanti (come i metalli); dovrebbe avere dimensioni simili alla distanza tra gli atomi nella materia, per poterci dare questa informazione; dovrebbe avere una bussola al proprio interno, per essere sensibile ai campi magnetici presenti nei materiali. Per fortuna questa particella esiste, si chiama neutrone. Ed è perfetta per vedere atomi piccolo e leggeri come l’idrogeno, scoprire dove sono e cosa stanno facendo.

 

Può fare qualche esempio di applicazioni delle vostre ricerche?



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