A cura di MIUR - Direzione Generale per il coordinamento la promozione e la valorizzazione della ricerca

Nuova sfida contro il tempo, lanciata con la luce laser di FERMI

Nuova sfida contro il tempo, lanciata con la luce laser di FERMI

Controllare processi fisici ultraveloci, che si svolgono nella scala temporale di miliardesimi di miliardesimo di secondo, è possibile. Lo dimostra un nuovo, importante esperimento condotto da un gruppo internazionale di ricerca sfruttando FERMI (Free Electron laser Radiation for Multidisciplinary Investigations): la sorgente di luce laser a elettroni liberi, di quarta generazione, situata all’interno del centro di ricerca Elettra Sincrotrone di Trieste.

Utilizzando un fascio di luce prodotto da FERMI e composto da due lunghezze d’onda - ossia due colori diversi - il gruppo di ricerca è riuscito a controllare la direzione di emissione degli elettroni da un atomo di gas Neon sollecitato dalla radiazione. In questo modo, gli scienziati hanno potuto seguire i rapidissimi “movimenti” degli elettroni con una risoluzione ad attosecondi, nella scala temporale di miliardesimi di miliardesimo di secondo.

Il risultato apre nuove prospettive per lo studio di fenomeni ultraveloci: un campo di indagine in cui i primi, fondamentali risultati sono stati ottenuti da Ahmed Zewail - Nobel per la chimica nel 1999 - utilizzando impulsi laser di pochi femtosecondi, pari a milionesimi di miliardesimo di secondo, la stessa scala di tempi in cui gli atomi formano e rompono i legami. La natura, però, può essere ancora più veloce di così. “Alla base dei legami ci sono gli elettroni, che danno luogo a processi mille volte più rapidi, nel regime degli attosecondi” - ha spiegato Kevin Prince, fisico presso Elettra Sincrotrone Trieste e primo autore della pubblicazione, continuando - “Come gran parte della comunità scientifica, anche noi eravamo da anni impegnati nello sviluppo di un metodo d’analisi innovativo con una risoluzione ad attosecondi che ci permettesse di studiarli e controllarli. Con questo lavoro, che sfrutta le eccezionali proprietà della luce laser di FERMI, possiamo finalmente dire di aver raggiunto il nostro traguardo”.

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La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Photonics, ha visto un importante coinvolgimento del Nostro Paese. All’esperimento hanno partecipato, infatti, scienziati provenienti da diversi centri di ricerca situati in Italia - oltre a Elettra Sincrotrone Trieste, Politecnico di Milano, gli Istituti di Fotonica e Nanotecnologie (IFN), di Officina dei Materiali (IOM) e di Struttura dei Materiali (ISM) del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), e l’ENEA - assieme a ricercatori provenienti dal Giappone (Università di Tohoku), dalla Russia (Università Statale di Mosca “Lomonosov”), dagli Stati Uniti (Università Drake) e dalla Germania (Politecnico di Berlino, Università di Friburgo, European XFEL, Istituto Max-Planck per Fisica Nucleare, Heidelberg).
 
“Questo risultato apre nuove prospettive per la ricerca sui processi ultraveloci e per la fisica degli attosecondi non soltanto in Italia, ma anche a livello internazionale”, ha concluso Giuseppe Sansone, che con il suo gruppo di ricerca del Politecnico di Milano ha contribuito alla progettazione e realizzazione dell’esperimento, aggiungendo: “Il prossimo passo sarà quello di applicare la tecnica che abbiamo dimostrato allo studio dei processi più complessi, come catalisi e chimica dell’atmosfera”.

Fonte Area Science Park
Data pubblicazione 08/03/2016
Organizzazioni AREA
Tag Scienze fisiche e ingegneria
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