Primo laser ai raggi X che permetterà di vedere gli atomi
Gli scienziati del Dipartimento di Energia degli Stati Uniti hanno costruito il laser più caldo del mondo, raggiungendo temperature più alte della corona solare.
Il team dello SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) ha creato il più puro laser a raggi X mai realizzato, puntando il generatore dei raggi, il Linac Coherent Light (LCLs), verso una capsula di gas neon. Questo ha scatenato una valanga di emissioni di raggi X che ha permesso di creare il primo laser atomico al mondo a queste lunghezze d’onda – con temperature di due milioni di gradi.
“I raggi X ci danno una possibilità di visione che penetra nel mondo degli atomi e delle molecole”, ha detto il fisico Rohringer Nina, che ha guidato la ricerca.
“Prevediamo che i ricercatori che utilizzeranno questo nuovo tipo di laser potranno applicarlo ad una varietà di nuovi scopi, come catturare i dettagli delle reazioni chimiche o guardare le molecole biologiche mentre sono al lavoro. Più brevi sono gli impulsi, più velocemente saranno i cambiamenti che lo strumento potrà catturare. E più è pura la luce, più nitidi saranno i dettagli.”
Nel 1967, gli scienziati suggerirono che doveva essere possibile creare laser ai raggi X nello stesso modo in cui venivano realizzati molti laser a luce visibile – inducendo gli elettroni a decadere da più elevati livelli di energia a livelli più bassi all’interno degli atomi, rilasciando una luce (o radiazione elettromagnetica in generale) di un singolo “colore”, ossia di una singola lunghezza d’onda, durante il processo.
Ma fino al 2009 nessuno era mai riuscito a costruire una sorgente di raggi X abbastanza potente.
La squadra dello SLAC ha raggiunto i suoi risultati utilizzando l’LCLs a impulsi di raggi X – un miliardo di volte più luminoso di qualsiasi altro laser prima a disposizione – per eccitare gli elettroni dei gusci più interni degli atomi di neon presenti in una apposita capsula.
Il funzionamento di massima è questo: quando altri elettroni vanno a riempire i buchi lasciati, circa uno su 50 atomi risponde emettendo un fotone della lunghezza d’onda dei raggi X. Questi raggi stimolano poi atomi di neon vicini ad emettere più raggi X, creando un effetto domino che amplifica la luce laser di 200 milioni di volte.
“Questo risultato apre le porte ad un nuovo genere di laser a raggi X”, dice John Bozek. “Gli scienziati vorranno sicuramente sfruttare questo nuovo tipo di strumento per indagare i processi fisici e biologici.”
