Raggi X di qualità
Scoperti da Rontgen l’8 novembre del 1895, i raggi X sono diventati subito uno strumento prezioso per scrutare dentro il corpo umano.
I primi raggi X della storia
La prima radiografia Wilhelm Rontgen la fece a una mano di sua moglie Anna Berthe poche settimane dopo la scoperta, il 22 dicembre Poi, gradualmente, soprattutto negli ultimi anni, i raggi X sono diventati una risorsa al servizio della ricerca nei campi più diversi. E poiché ogni applicazione ha le sue esigenze, vengono utilizzati raggi X di diversa lunghezza d’onda (quindi di diversa energia), con una collimazione più o meno precisa, più meno monocromatici (cioè solo di specifica lunghezza d’onda), più o meno coerenti (cioè con le loro onde in fase tra loro, come avviene nei laser ottici). Servono, in sostanza, raggi X di alta qualità.
Ecco perchè è importante l’annuncio dato dall’Istituto nazionale di fisica nucleare il 13 marzo 2014: nei Laboratori Nazionali di Frascati si è ottenuta la prima produzione di raggi X di alta qualità dalle collisioni tra il fascio di elettroni di altissima brillantezza dell’acceleratore Sparc e il laser ad alta intensità Flame del complesso SparcLab. La qualità del fascio di raggi X, dotato di caratteristiche di monocromaticità e coerenza senza precedenti, consentirà lo sviluppo di un laboratorio multidisciplinare di altissimo livello, primo in Europa, capace di promuovere e sostenere esperimenti e applicazioni avanzate in diversi ambiti, dal settore medico alla conservazione dei beni culturali e ambientali, dallo studio dei materiali in generale fino al possibile screening dei materiali per i controlli di sicurezza.
L’eccellenza italiana nei raggi X
Per la prima volta in Italia entra in funzione la seconda generazione di sorgenti Thomson/Compton che sono capaci di produrre in un prossimo futuro, grazie all’altissima luminosità di collisione, fasci di raggi x monocromatici, di energia variabile tra 20 mila e 500 mila elettrovolt, ad alto flusso, polarizzati ed ultra-corti, di durata entro qualche centinaia di fetmo-secondi. La sfida per raggiungere queste prestazioni, che costituiranno un record a livello internazionale sta nella difficoltà di focalizzare i due fasci collidenti in uno spazio pari allo spessore di un capello, cioè inferiori a un decimo di millimetro.
I pacchetti di elettroni prodotti da Sparc e gli impulsi laser prodotti da Flame collidono 10 volte al secondo e richiedono una precisione di allineamento e un sincronismo elevatissimi, perchè possa essere mantenuta nel tempo la sovrapposizione spazio-temporale dei due pacchetti nel punto di collisione. Solo se la sovrapposizione fra i fasci è completa è possibile ottenere il massimo flusso di raggi X. E’ un po’ come lanciare due capelli ad altissima velocità l’uni contro l’altro e garantire che la collisione avvenga esattamente testa a testa.