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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)

Il primo caso di imaging a raggi X è stata la celebre mano di Bertha Röntgen, moglie dello scopritore dei preziosi raggi; da allora le frontiere sono molto avanzate e siamo al punto di parlare di immagini di atomi 3D e presto di Xray movie.

Di questo racconta con entusiasmo Francesco Sette, direttore dell’ESRF, il laboratorio europeo di luce di sincrotrone a Grenoble (Francia). Per spiegare cos’è l’ESRF, Sette - intervenendo al workshop “Passion for Light” organizzato dalla European Physical Society e dalla Società Italiana di Fisica a Varenna (16/9) - ripercorre le tappe della fisica del 900 a partire proprio da Röntgen e dalla dimostrazione, dovuta Von Laue ed altri a partire dal 1911, che i raggi X vengono diffratti dalla materia condensata, il che ha posto le basi per lo sviluppo della cristallografia.

Sette spiega che per determinare la disposizione degli atomi nello spazio e in generale per indagare la struttura della materia a una scala paragonabile con la dimensione degli atomi, è necessario utilizzare una radiazione elettromagnetica con lunghezze d’onda di circa un decimo di nanometro, quindi i raggi X.

Poi negli anni sessanta è arrivato il laser, che ha messo a disposizione dei ricercatori una sorgente straordinariamente efficiente di radiazione elettromagnetica in una regione dello spettro che va dal medio infrarosso al vicino ultravioletto, con particolare efficienza nella regione visibile. Il fatto è che la luce laser é strettamente monocromatica e se si vuole disporre di una sorgente elettromagnetica di lunghezza d’onda qualsiasi in un intervallo più ampio comprendente anche l’ultravioletto e i raggi X, bisogna ricorrere alla “luce di sincrotrone”.

La scoperta di questa singolare radiazione è stata effettuata da un gruppo di ricercatori della General Electrics nel 1947, ma i meccanismi fisici alla base del fenomeno erano ben noti. La luce di sincrotrone è la radiazione elettromagnetica emessa da un pacchetto di elettroni in moto a velocità relativistiche (cioè prossime a quella della luce) quando viene deflesso dalla sua traiettoria rettilinea tramite un campo elettromagnetico esterno. La deviazione dalla traiettoria rettilinea implica una accelerazione degli elettroni e si sapeva che una carica elettrica accelerata emette onde elettromagnetiche. Un fenomeno del genere si verifica anche naturalmente nello spazio, come si può vedere nelle immagini spettacolari della nebulosa del Granchio, dove lo sfondo bluastro diffuso è prodotto dalla luce di sincrotrone attivata dal campo magnetico della stella di neutroni centrale.



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