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FISICA/ Sette (Esrf): con i raggi X esploro il nanomondo

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L'ESRF a Grenoble (immagine d'archivio)  L'ESRF a Grenoble (immagine d'archivio)

Con la luce di sincrotrone, osserva Sette, «si può fare un uso rivoluzionario dei raggi X». Ed è quello che è avvenuto a partire dalle prime apparecchiature negli anni 60, come la sorgente ADA realizzata in Italia a Frascati, seguita da una serie di impianti realizzati con i tipici anelli di accumulazione. Da quelle prime installazioni si è passati per le successive “generazioni” di eleganti “macchine” circolari. L’ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) è stato il primo della terza generazione ed è tra i quattro anelli più grandi – quindi più efficienti nei raggi X – con una circonferenza di circa un chilometro e gli elettroni che circolano a una energia di 6 GeV; gli altri tre sono a Chicago (APS a 7 GeV), a Tsukuba in Giappone (SpRing8 a 8 GeV) e ad Amburgo (PETRA III, 6 GeV). Ma non si può non citare il sincrotrone Elettra di Trieste; e Sette sottolinea anche l’intensa attività di Paesi come Cina, India, Brasile dove si stanno realizzando nuovi tipi di impianti.

E siamo ormai alla quarta generazione, che sta abbandonando l’uso degli anelli di accumulazione: «In queste nuove macchine si cerca di realizzare una emissione coerente da parte dei vari elettroni costituenti il singolo pacchetto, non come in quelle di generazione inferiore, dove ogni elettrone emette indipendentemente (incoerentemente) dagli altri. Si comprende perché ci si riferisce a queste sorgenti rivoluzionarie come a dei Laser a Elettroni Liberi nei raggi X (X-ray Free Electron Laser o XFEL) in quanto l’emissione di luce è legata in modo coerente sia al numero elettroni che al numero di fotoni presenti nella “cavità” che in questo caso è l’ondulatore». Sette fa notare che il riferimento esplicito al laser è leggermente improprio, in quanto non si produce – come nei veri Laser – una inversione di popolazione di livelli, ma può essere accettato per il fatto che, come nei laser, c’è un processo di emissione coerente di luce: in questo caso, luce di sincrotrone.

Ma dove sta l’importanza scientifica e applicativa della luce di sincrotrone? Sette fa riferimento ai settori tecnologici più avanzati e sottolinea che «la sfida del futuro è capire la funzionalità dei materiali e progettarne di nuovi con funzionalità specifiche e predefinite».



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