Sincrotrone Elettra di Trieste: quando la tecnologia è al servizio della scienza

Non capita tutti i giorni di visitare un luogo come il Sincrotrone Elettra di Trieste e di incontrare gli scienziati che lavorano a progetti di ricerca, anche molto complessi, che sono alla base dell’innovazione in ambiti che toccano da vicino la nostra vita quotidiana. Il viaggio che abbiamo fatto a Trieste ci ha permesso di capire meglio come funziona un sincrotrone, ma soprattutto perché è così importante per l’Italia avere un impianto di eccellenza come Elettra sul proprio territorio. La ricerca di base e applicata è indispensabile e spesso sottovalutata, perché crea le condizioni per rendere più competitivo l’intero Sistema Paese, in una fase dell’evoluzione del mondo così complessa e in cui la tecnologia gioca un ruolo strategico.

Prima di tutto, cos’è un Sincrotrone 

Per chi, come noi, scrive o legge di tecnologia non è affatto scontato comprendere il funzionamento di un sincrotrone. Ci viene in aiuto il Prof. Alfonso Franciosi, Presidente e Amministratore Delegato di Elettra Sincrotrone Trieste. Elettra è un anello di accumulazione per elettroni e il sincrotrone è un acceleratore che viene utilizzato per iniettare particelle, specificatamente elettroni, all’interno dell’anello dove “viaggiano” quasi alla velocità della luce. Il sincrotrone è quindi una sorgente di luce 10 miliardi di volte più potente di una sorgente convenzionale, per fare un esempio rispetto a una macchina a raggi X di un ospedale per effettuare normali radiografie. Con 10 miliardi di volte in più di brillanza si possono realizzare delle misure non accessibili con le sorgenti convenzionali, cosa che rende possibile andare a effettuare la caratterizzazione di diversi tipi di materiali e quindi indagare sia materiali esistenti che sviluppare nuovi materiali.

Al Sincrotrone Elettra sono costantemente attivi svariati esperimenti ed è Marco Peloi, Responsabile dell’ufficio per le relazioni con l’industria, a spiegarci sia come in concreto si svolgono gli esperimenti, sia come Elettra è organizzata per gestire le relazioni con i vari istituiti di ricerca che poi utilizzano il Sincrotrone Elettra.

Le particelle iniettate nell’anello di accumulazione, gli elettroni che viaggiano quasi alla velocità della luce, nel percorso circolare che seguono, emettono una radiazione luminosa che va dagli infrarossi fino ai raggi X. Questa radiazione è lo strumento che viene sfruttato dai ricercatori per indagare la Natura. La luce generata nell’anello di accumulazione viene convogliata in 28 linee di luce, con frequenze diverse, per ottenere la modulazione necessaria per gli specifici esperimenti. Alla fine delle linee di luce sono presenti delle stazioni sperimentali, con specifici apparati, sempre in funzione del tipo di misurazione che deve essere effettuata. Sono svariati gli ambiti di ricerca che trovano spazio in Elettra e si va della fisica dei materiali alle scienze della vita e alle applicazioni in ambito farmaceutico.

Quali esperimenti vengono realizzati al Sincrotrone

Nel video che abbiamo realizzato a Trieste potete ascoltare le testimonianze di Annie Heroux, che coordina la stazione sperimentale XRD2 dedicata alla cristallografia delle proteine, e di Alessandra Gianoncelli, responsabile di Twinmic, una linea di microscopia a raggi X.

Siamo poi passati all’acceleratore lineare Fermi, che si differenzia dall’anello di Elettra perché produce un laser a elettroni liberi che, come spiega in modo molto chiaro Flavio Capotondi, ricercatore responsabile della linea di luce Diprol, permette di creare appunto un laser con impulsi molto “corti in tempo”. Immaginiamo di guardare un colibrì in volo, il cui battito d’ali è velocissimo. La luce generata dall’anello di Elettra può essere accomunata alla luce del sole che ci permette di vedere l’uccellino che vola, ma non il battito d’ali, perché la luce è continua e i nostri occhi non sono in grado di percepire il movimento delle ali, perché troppo veloce. Se immaginiamo di essere invece in una stanza buia e di scattare continuativamente con un flash a intervalli regolari, o di avere una luce stroboscopica tanto di moda qualche anno fa in discoteca, allora saremo in grado di vedere la posizione delle ali nell’istante in cui scatta il flash. Il flash è l’equivalente del laser utilizzato dall’acceleratore lineare Fermi, che quindi permette di visualizzare lo stato della materia indagata in uno specifico istante. Riassumendo, Elettra permette di effettuare misure di esperimenti in continuo mentre Fermi misure risolte in tempo.

Nel video che abbiamo realizzato al Sincrotrone potete sentire dalla viva voce dei ricercatori come si svolge il loro lavoro e maggiori dettagli sugli esperimenti che vengono realizzati.

Il nostro viaggio a Trieste è durato solo due giorni ed è stato affascinante scoprire come si lavora al Sincrotrone. Il viaggio di Elettra è invece iniziato 25 anni fa, quando la Commissione Europea promosse un bando per la realizzazione di alcuni sincrotroni, perché era ritenuto strategico sviluppare nuovi siti che permettessero di analizzare la struttura della materia. L’Italia credette in questa visione e stanziò dei finanziamenti per la realizzazione di Elettra, che si appresta nei prossimi anni a un ulteriore balzo in avanti, con un ammodernamento di tutta la struttura, che porterà ad aumentare la brillanza della sorgente di un ulteriore fattore 1.000, con la nascita di Elettra 2.0.

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