Sapere Scienza

Sapere Scienza

Una soluzione in cerca di problemi: continua la saga dei laser nei Nobel per la Fisica

di 

Con il Nobel per la Fisica ad Arthur Ashkin, Donna Strickland e Gérard Mourou continua la fortunata saga dei laser, che trae origine dalla scoperta dell'emissione stimolata da parte di Albert Einstein nel 1916, si sviluppa nel 1958 con il lavoro di Arthur L. Schawlow and Charles H. Townes, insigniti poi del premio Nobel, e culmina con la realizzazione del primo dispositivo laser funzionante, da parte di Theodore Maiman nel 1960.

 

"Una soluzione in cerca di problemi!", così fu definito il laser dagli stessi inventori. Questa curiosa definizione riflette le enormi potenzialità dei laser, limitate solo dalla nostra fantasia nell'immaginarne le possibili applicazioni. Sin dalla sua invenzione, laser con caratteristiche differenti si sono diffusi capillarmente nella nostra vita e sono oggi strumenti insostituibili nella nostra vita di tutti i giorni e nello sviluppo scientifico e tecnologico. Con le pinzette ottiche di Artur Ashkin gli studiosi sono oggi in grado, per esempio, di sondare e manipolare la materia biologica a livello microscopico, senza alterarne le proprietà e aprendo la strada allo studio diretto dei fondamenti della biologia molecolare.

 

Nobel2018 Laser 2

 

Un amplificatore di un laser a impulsi ultracorti che utilizzano lo schema messo a punto da Donna Strickland e Gérard Mourou. Il fascio di luce verde eccita un cristallo di zaffiro che a sua volta amplifica la luce chirped ("cinguettante") proveniente da un generatore di impulsi (foto ILIL Lab).

 

I laser di Donna Strickland e Gérard Mourou utilizzano il cosiddetto chirp, il "cinguettio" delle frequenze, per generare impulsi ultracorti di alta intensità che consentono di visualizzare il moto degli elettroni nella materia con la luce agli "attosecondi" o di scolpire la materia con altissima precisione e con ridottissimi effetti collaterali. Queste proprietà hanno aperto la strada a nuove applicazioni industriali per le microlavorazioni e a soluzioni innovative nella medicina. Un esempio tra i più noti al grande pubblico è la chirurgia rifrattiva che consente di correggere con semplicità e rapidità difetti della vista come la miopia e l'astigmatismo.

 

Guardando alle applicazioni in divenire, i laser di Strickland e Mourou, nella loro versione estrema, caratterizzata da potenze di picco fino a milioni di miliardi di Watt, sono senz'altro tra i più affascinanti, per la loro capacità di concentrare la luce nel tempo, "energizzare" la materia e modificarne lo stato. Essi vengono usati dai ricercatori per realizzare, ad esempio, acceleratori di particelle in miniatura, per le future macchine a raggi X o per approcci innovativi alla radioterapia.

 

GasJetInteraction Thomson

 

Uno schema di mini-acceleratore laser-plasma nel quale il laser ad impulsi ultracorti di Strickland e Mourou proveniente da sinistra, viene focalizzato su una lamina di gas e produce un plasma nel quale le particelle (fascio rosso) vengono accelerate fino a energie ultrarelativistiche in pochi millimetri

 

Con il riconoscimento del premio Nobel ad Ashkin, Strickland e Mourou, i laser lanciano una ulteriore sfida che le future generazioni di giovani scienziati sapranno vincere grazie alla loro curiosità e alla loro fervida immaginazione nel concepire usi e applicazioni originali dei nuovi laser.

 

Immagine di copertina: il cuore di un oscillatore, ovvero di un generatore di impulsi di luce ultracorti. Questi impulsi, sottoporti al "chirp" come previsto nello schema inventato da Strickland e Mourou, vengono poi inviati all'amplificatore per ottenere impulsi di altissima intensità (Foto ILIL Lab).

Leonida A. Gizzi

Leonida A. Gizzi si laurea in Fisica presso l’Università di Pisa e riceve il Ph.D presso l’Imperial College di Londra. Attualmente dirige la Sezione di Pisa dell’Istituto Nazionale di Ottica del CNR. È autore di numerose pubblicazioni scientifiche e responsabile di progetti sullo sviluppo e le applicazioni dei laser di alta potenza.

copertina   settembre-ottobre 2018

  COMPRA IL NUMERO

 
  ABBONATI

 
  SOMMARIO

 
  EDITORIALE

bannerCnrXSapere 0

iscriviti copia

clark

Questo sito utilizza cookie, anche di terze parti, per migliorare la tua esperienza di navigazione. Se vuoi saperne di più consulta l'informativa estesa. Cliccando su ok acconsenti all'uso dei cookie.