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Milioni di chilowatt saranno contenuti nei "pacchetti" di picoimpulsi di laser Intense ricerche nel campo dei raggi luminosi ultracorti Milioni di chilowatt saranno contenuti nei "pacchetti" di picoimpulsi di laser Nuovo mezzo per lo studio di fenomeni chimico-fisici - Possibilità di realizzare sistemi ottici per l'elaborazione dei dati • Radar capaci di individuare oggetti piccolissimi Taluni fenomeni avvengono con tale rapidità che possono essere studiati solamente ricorrendo ad ordini di grandezza estremamente piccoli. Così, ad esempio, i tempi relativi alla collisione di due molecole di un gas, la loro deformazione e il ripristino delle condizioni iniziali vengono valutati in picosecondi, ossia la milionesima parte di un milionesimo di secondo. Lo stesso dicasi per gli impulsi luminosi di certi tipi di laser. E' noto che la velocità della luce è di circa 300 mila chilometri al secondo, una velocità fantastica se si pensa che in poco più di due secondi un raggio di luce può percorrere la distanza Terra-Luna e ritorno. Ebbene, nel corso di un picosecondo un'onda luminosa copre un percorso non superiore a 0,3 millimetri. Adottando questa unità di misura come metro di valutazione degli eventi quotidiani, neppure il paragone relativo alla lentezza della lumaca è più valido perché l'aereo più veloce nella frazione di tempo di un picosecondo si sposta appena di un milionesimo di millimetro. Questi tempuscoli talmente infinitesimali sono ormai familiari ai fisici, così come per noi è l'ora o il minuto primo. il metro o il centimetro. Ma nello studio delle proprietà dei raggi laser ci si trova di fronte anche a grandezze opposte, dal lato quantitativo. Taluni laser, infatti, nel punto massimo dell'impulso emettono fino a mille gigawatt (GW), una potenza enorme in quanto un gigaumtt equivale ad un milione di chilowatt, ovvero un miliardo dì watt. Essa è paragonabile, grosso modo, alla somma delle potenze installate nelle centrali elettriche di tutto il mondo. In un raggio luminoso di pochi millimetri di diametro è compressa quindi tutta la potenza elettrica mondiale, ma per un attimo poiché in caso diverso si avrebbero effetti disastrosi. Vestremamente piccolo (un picosecondo) e Vestremamente grande (mille gigawatt) si compensano dando luogo ad un watt-secondo, una energia paragonabile ti quella fornita in un secondo da una comune lampadina tascabile. Con questi ordini di grandezza appare subito evidente che i laser a picoimpulsi non costituiscono un pericolo per gli sperimentatori e non possono neppure essere usati come armi belliche. Sono però un nuovo e importante strumento per ricerche biologiche, fisico-chimiche, nucleari ed elettrotecniche, nonché nel campo della fotografia ad alta velocità. Alle emissioni laser sotto forma di picoimpulsi si giunse nel 1965 con la scoperta che speciali materie coloranti, normalmente utilizzate per la produzione di macroimpulsi laser, consentivano la suddivisione di tali macroimpulsi in una serie di picoimpulsi. Successivamente furono perfezionati vari procedimenti e sperimentati nuovi materiali laser. Fluorescenza Nei laser a colorante viene sfruttata la fluorescenza di taluni coloranti organici in soluzione liquida. Ma in questo Campo gli studi sono ancora in una fase iniziale. Buone prospettive offrono invece i laser a semiconduttore che presentano, tra l'altro, il vantaggio di essere molto piccoli e potrebbero contribuire notevolmente a perfezionare le tecniche digitali. Un'altra direzione verso la quale si orientano i ricercato-1 rtttttcldzuvmpnmuttfcussicdenmime 1 ri è Ha realizzazione di oscillatori parametrici quali generatori di picoimpulsi. Non si tratta di laser, ma di dispositivi che sfruttano il comportamento ottico di determinati cristalli per separare un'onda luminosa in due componenti di frequenza più bassa. Attutilmente per la produzione di picoimpulsi vengono utilizzati laser al rubino e al vetro-neodimio, ossia laser a megaimpulsi. Mediante apporto di energia (raggi luminosi o correnti di elettroni) il materiale viene portato in uno stato fisico per cui trattiene l'energia immagtizzinata, pronta per l'utilizzo come fosse una molla tesa. Introducendo nel risonatore laser una vaschetta contenente una soluzione colorante si riesce a suddividere il macroimpulso in modo tale da produrre picoimpulsi, ossia «pacchetti» di onde altamente compresse. Fibre ottiche Le applicazioni scientifiche e tecniche dei raggi laser sono ormai note (telemetria e metrologia, microsaldature e incisioni di precisione). Promettenti possibilità applicative dei picoimpulsi si hanno invece nella trasmissione dei dati in forma digitale tramite fibre ottiche. Con l'ausilio di questi impulsi a piccolissima estensione spaziale si potrà giungere a radar in grado di segnalare oggetti le cui dimensioni sono valutabili in decimi o centesimi di millimetro, oppure fotografare corpi in movimento a velocità vicine a quella della luce. Nei laboratori di ricerca della Ibm, a Poughkeepsie (New York), si studia la possibilità di realizzare memorie per gli elaboratori elettronici capaci di registrare e leggere otticamente decine di milioni di informazioni elementari contenute su superfici non più grandi di un centimetro quadrato. Bombardando fotodiodi con picoimpulsi ad alta intensità si possono produrre impulsi elettrici aventi un periodo di 100 picoimpulsi e con un'ampiezza di 60-100 volt. Affinate ulteriormente queste tecniche, non è escluso che un domtini possano essere impiegate per conseguire l'ambito traguardo della fusione nucleare. Vittorio Re