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Ecco il laser ad elettroni Ecco il laser ad elettroni LA XVIII Conferenza Internazionale sui Laser ad Elettroni Liberi (Fel) e il III Workshop sulle applicazioni del Fel che si è svolta a Roma a cura del Dipartimento Innovazione dell'Enea, hanno aperto nuovi scenari nella tecnologia dei laser. «A differenza dei laser convenzionali - spiega Gian Pier Gallerano, del Centro Ricerche di Frascati dell'Enea - questo nuovo tipo di tecnologia ottica non utilizza come mezzo attivo atomi o molecole di solidi e gas, ma un fascio di elettroni liberi che vengono opportunamente accelerati a velocità prossime a quella della luce. Lanciati all'interno di una struttura magnetica chiamata ondulatore, gli elettroni percorrono una traiettoria oscillatoria e oscillando emettono radiazioni elettromagnetiche». Il fatto di non essere vincolati da una struttura atomica o molecolare «permette a queste particelle - continua Gallerano - di oscillare in modo continuo per periodi e lunghezze d'onda che coprono l'intero spettro elettromagnetico e l'emissione di radiazioni può essere quindi accordata a diverse lunghezze d'onda». Ormale applin che nell La possibilità di variare la lunghezza d'onda della radiazione permette un impiego più agile e più ampio delle sorgenti laser convenzionali. L'ampia accordabilità spettrale, la possibilità di ottenere impulsi di breve durata e l'elevata densità di potenza di picco fanno del Fel uno strumento dalle caratteristiche uniche in varie applicazioni della ricerca di base e applicata: dalla biomedicina alla chimica, dall'industria alla tecnologia, dalla fotochimica alla fisica dello stato solido e alla spettroscopia. Grandi speranze sono legate alle applicazioni mediche. La possibilità, con questa nuova sorgente laser, di irraggiare in modo selettivo tessuti biologici differenti sfruttando i vari tipi di assorbimento delle radiazioni a lunghezze d'onda diverse, permette, per esempio, di distruggere in modo mirato le cellule cancerogene con un minore apporto termico e senza invadere le cellule sane. Inoltre, prima di dare piena potenza al laser, è possibile ricevere dalla cellula bersaglio le informazioni sul tipo di radiazione che può essere assorbita. Ormai vicine le applicazioni in chirurgia e nella cura dei tumori vicine cazioni urgia a cura mori In campo chirurgico, l'uso del Fel permette di studiare la capacità di asportazione e i danni termici collaterali nei tessuti ad alto contenuto di acqua come la cornea o i tessuti del cervello, di biomateriali compatti come ossa, dentina e smalto o di materiali complessi non omogenei, cioè che non hanno la stessa natura, come la placca aterosclerotica; gli effetti negativi delle radiazioni che incidono sulla cicatrizzazione delle ferite; _il comportamento dinamico, in funzione della lunghezza d'onda e del tipo di assorbimento, delle particelle emesse su materiali-bersaglio omogenei e non omogenei. Negli Stati Uniti, il Centro Fel della Vanderbilt University è interamente dedicato ad applicazioni mediche e biologiche e si prevedono per il 1997 test clinici sull'uomo. Altri settori di potenziale interesse riguardano lo studio delle modificazioni della membrana cellulare e quello dei fenomeni chimici, in particolare le reazioni fotochimiche veloci mentre nel prossimo futuro è prevista la realizzazione di sorgenti laser che permetteranno di esplorare e studiare nel dettaglio le strutture molecolari e il loro comportamento grazie anche all'uso di tecniche olografiche. In campo industriale, infine, la capacità del Fel di lavorare a lunghezze d'onda molto corte, come nel caso dell'ultravioletto, e quindi di irraggiare dimensioni molto piccole, permette applicazioni rilevanti nelle attività di microlitogTafia e microlavorazioni meccaniche, attualmente allo studio presso il Continous Electron Beam Accelerator facility di Newport News, negli Stati Uniti. Se si fa un confronto con le prime dimostrazioni condotte nel 1977 da John Madey presso l'Università di Stanford negli Usa, i risultati scientifici e applicativi di oggi segnano in modo inequivocabile il passaggio dei Fel da strumenti di ricerca pura a strumenti tecnologici. L'Italia, con il Dipartimento Innovazione del Centro di Ricerche di Frascati dell'Enea, è sicuramente tra i Paesi più impegnati in questo settore: il secondo laser ad elettroni liberi realizzato in Europa e quarto nel mondo fu messo a punto a Frascati già nel 1985 e oggi è allo studio la possibilità di ridurre dimensioni e costi del Laser a elettroni liberi con la costruzione di un Fel compatto. Annalina Ferrante FRONTIERE DELLA FISICA