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XFEL Ondulator, il Laser per lo studio di virus e molecole

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Viaggio nel tunnel del laser più potente del Mondo. Lo XFEL è stato inaugurato ad Amburgo. Realizzato in otto anni grazie allo sforzo congiunto di 12 Paesi europei. VIRUS e molecole potrebbero presto non avere più segreti per gli scienziati, perché da metà settembre a scrutarne ogni movimento e trasformazione c’è la macchina fotografica più potente e precisa dell’universo: lo XFEL (laser a elettroni liberi) inaugurato ieri ad Amburgo dal Ministro dell’Istruzione e Ricerca tedesco, Johanna Wanka.  Realizzato in otto anni grazie allo sforzo congiunto di 12 Paesi europei (il costo di 1,5 miliardi di euro è stato così suddiviso: Germania 58% del costo, Russia 27%, il resto diviso tra Danimarca, Regno Unito, Francia, Italia, Polonia, Slovacchia, Spagna, Svezia, Svizzera e Ungheria), lo XFEL è, tra gli acceleratori lineari di particelle, il più lungo del mondo con i suoi 3,4 chilometri di tunnel a una profondità di 40 metri sotto un’area che parte dalla periferia di Amburgo e finisce in aperta campagna. Ad oggi sono due le stazioni sperimentali funzionanti, su un totale di sei che verranno completate entro il 2018. I primi due esperimenti– selezionati da 60 candidature arrivate da tutto il mondo – avranno luogo a metà settembre.

Le applicazioni. Lo XFEL potrà cogliere istantanee ultraprecise di tutti i movimenti e i cambiamenti strutturali di molecole e virus.  Ciò consentirà agli scienziati di studiare in azione, come se si trattasse di un film, quei meccanismi molecolari che stanno alla base della vita e che fino ad oggi potevano essere studiati non direttamente, ma solo osservando i loro effetti. “Oggi in molti casi i biologi e i chimici, quando studiano un processo o una reazione, sanno qual è la situazione di partenza e sanno ciò che ottengono alla fine. Ma non possono vedere cos’è successo in mezzo, perché – spesso – è accaduto troppo velocemente – spiega Maurizio Vannoni, fisico dello XFEL.  – Invece questa macchina produce dei flash talmente rapidi e talmente corti nel tempo che “congelano” l’istante e danno la possibilità di vedere cos’è successo in quel lasso di tempo in cui la reazione è avvenuta”. Un po’ come una luce stroboscopica, che ci permette di vedere i movimenti in discoteca come successione di tante istantanee illuminate da rapidi flash. “Questa capacità mai vista prima di fotografare il momento è data dai 27.000 flash a raggi X che lo XFEL emette in un secondo – sottolinea Vannoni – E poi c’è un’altra caratteristica importante: la luce prodotta ha un’intensità molto grande, di diversi ordini di grandezza superiore a quella prodotta dai sincrotroni già esistenti. Per cui XFEL ci dà la possibilità di vedere cose che fino ad oggi erano  nascoste. Potremo vedere, ad esempio, caratteristiche dei materiali che prima non si vedevano. E quindi capire come migliorare i materiali”.

Viaggio nel tunnel del laser più potente

“La superiore intensità del nostro fascio luminoso ci permette anche di studiare cose che non si possono cristallizzare» spiega Vannoni. «Ad esempio  sistemi biologici o fisici che esistono solo per pochi attimi, e che prima erano impossibili da studiare così in dettaglio. Un esempio: l’anno prossimo ci sarà un esperimento dove si ricreeranno degli stati di materia che esistono solo nel Sole o nelle stelle, e che sulla Terra possono esistere solo per delle frazioni di secondo prima di sparire. Lo XFEL riuscirà ad osservarle»

Viaggio nel tunnel del laser più potente del Mondo

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