TECH STORIES – The Light of Tomorrow

Quarto episodio della web series di Area Science Park

Lavorare alle frontiere della tecnologia per spingersi oltre i confini delle nostre conoscenze, grazie a potentissime sorgenti di luce. È anche da qui che nascono nuove applicazioni capaci di entrare nelle nostre vite, cambiandole. Laboratori come Elettra Sincrotrone Trieste gestiscono delle sofisticate, costose ed efficienti sorgenti di luce: accelerano le particelle per generare quella che si chiama “radiazione di sincrotrone”, ovvero una luce molto particolare che va dall’infrarosso fino ai raggi X, di intensità straordinaria, oltre dieci miliardi di volte quella generata da qualsiasi altra sorgente naturale o artificiale, incluso il Sole.  Questa luce viene canalizzata in quelle che si definiscono “linee di luce” per essere utilizzata da una serie di   “microscopi” che servono a studiare i materiali in campi che vanno dall’elettronica alla farmacologia, dall’ambiente ai beni culturali, dalla tutela di dipinti, manoscritti antichi, strumenti musicali fino allo studio del corpo umano. Una delle linee di luce di Elettra Sincrotrone è infatti dedicata alla mammografia con luce di sincrotrone.

In questo contesto è nata Kyma, spin-off di Elettra, una realtà di alta tecnologia affermatasi a livello mondiale, caso unico nel panorama italiano e internazionale, con competenze tecniche di primissimo ordine e con commesse in diversi Paesi, inclusi Stati Uniti e Cina. Kyma ha iniziato la sua attività progettando e realizzando apparecchiature per FERMI, il Laser a elettroni liberi italiano, tra i più avanzati al mondo, sorto accanto allo storico sincrotrone Elettra. I Free Electron Laser  (FEL) sono macchine di luce costituite da un acceleratore lineare di elettroni e da una serie di dispositivi chiamati ondulatori che, facendo oscillare nello spazio gli elettroni, convertono la loro energia in impulsi di luce brevi ed energetici: la luce generata da sincrotroni e FEL permette di vedere dove altri strumenti non possono arrivare, evidenziando struttura e composizione dei materiali.

FERMI è sviluppato per generare impulsi ultracorti (10-100 femtosecondi) con una luminosità di picco 10 miliardi di volte superiore a quella fornita dalle sorgenti luminose di terza generazione. Oggi Fermi è l’unico laser al mondo   che utilizza un metodo di “seeding” per cui un segnale esterno viene iniettato all’interno del laser per permettere la generazione di impulsi di luce coerenti, ossia ordinati e prevedibili. Ciò consente di portare avanti esperimenti che negli altri Fel non si potrebbero realizzare: per questo scienziati provenienti da tutto il pianeta vengono a lavorare qui.  Possiamo immaginarlo come una macchina fotografica dotata di un flash super-potente, che emette impulsi di luce di brevissima durata, con i quali è possibile immortalare fenomeni super-veloci, come il movimento degli elettroni. Se si vuole registrare in tempo reale il moto degli elettroni è necessario controllare gli impulsi di luce con una   precisione di alcuni milionesimi di miliardesimo di secondo. Parliamo di femtosecondi, frazioni di tempo così brevi da sfuggire all’immaginazione. Eppure è questa la risoluzione temporale necessaria per catturare i fenomeni ultraveloci che avvengono nel cuore della materia.   Sono proprietà fondamentali per fotografare con precisione e studiare il comportamento dinamico della materia, le proteine e i virus in azione, oltre che diversi processi ultraveloci, come la fotosintesi e la combustione.

 

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