Un super microscopio laser a Frascati

Sparc. Foto di Michele Audisio - F3press
Sparc. Foto di Michele Audisio - F3press

Sviluppato da INFN, ENEA, CNR e dalle Università italiane un microscopio laser a elettroni liberi che fotografa il mondo infinitamente piccolo


Si chiama Sparc ed è un laser capace di fotografare molecole, proteine e virus e, primo al mondo, di osservare fenomeni biochimici ultraveloci.
Sparc (Sorgente pulsata autoamplificata di radiazione coerente) è un supermicroscopio costruito nei Laboratori Nazionali di Frascati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ed è il secondo laser europeo a elettroni liberi dopo FLASH, in Germania. La risoluzione di questi strumenti supera di molto quella di altri microscopi capaci di osservare molecole, proteine e virus solo in fase cristallizzata, condizione ben lontana da quella naturale. SPARC può fotografare infatti questi micro-corpuscoli nel pieno della loro attività.
La capacità osservative di questo supermicroscopio derivano dall’emissione di radiazioni intense e brevi. Il laser a elettroni liberi, infatti, emette radiazione elettromagnetica monocromatica di lunghezza d’onda corta, anche più piccola di un miliardesimo di metro.
Il processo di emissione di questa luce utilizza una lunga serie di piccoli magneti, lunghi circa un centimetro e di polarità alternata. Queste calamite generano un forte campo magnetico in cui viene immesso un fascio di elettroni. Accelerati dal campo magnetico, le particelle cariche oscillano e si organizzano collettivamente emettendo una radiazione di lunghezza d’onda tipica, detta di risonanza. La lunghezza d’onda di risonanza dipende dall’intensità del campo magnetico e dall’energia del fascio di elettroni. Per variare il colore della radiazione emessa, quindi, basta variare l’energia degli elettroni.

Recentemente i ricercatori del progetto SPARC hanno ottenuto una radiazione di colore verde (di lunghezza d’onda di 500 nanometri) iniettando un fascio di elettroni accelerati prodotta da un acceleratore lineare lungo circa 12 m all’interno di un ondulatore lungo 14 metri e composto da più di 1800 magneti. Il laser in futuro evolverà in SPARX, un microscopio in progettazione che emetterà anche radiazione di raggi X. SPARX  verrà collocato all’Università di Tor Vergata e sarà utilizzato in settori altamente tecnologici come le nano-tecnologie e le scienze bio-mediche. SPARC è un progetto sviluppato da INFN, ENEA, CNR finanziato dal Ministero dell’Istruzione Università e Ricerca (MIUR) e dall’Unione Europea.

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