Europa, la Signora del super anello

2 dicembre 2019: successo per il primo esperimento sul nuovo anello dell’acceleratore di particelle europeo di Grenoble, che si consacra così il più potente al mondo. Inizia l’era della quarta generazione di sincrotroni, i super microscopi che arriveranno a scrutare gli atomi.
Raffaella Quadri per Radio Bullets.

Musica: “Il Signore degli Anelli – La compagnia dell’anello”, colonna sonora di Howard Shore
Photo credits: ESRF

Tre strisce colorate in campo blu. Agli occhi di un profano questa immagine dice poco, ma a quelli di un esperto è la rappresentazione visiva di un successo.
Un successo firmato ESRF, acronimo di European Synchrotron Radiation Facility, il super microscopio europeo ovvero il sincrotrone di Grenoble (Francia) a cui collaborano ventidue paesi, tra cui l’Italia.
Il sincrotrone è un acceleratore di particelle circolare, una sorgente di luce che funziona come fosse un microscopio gigante e incredibilmente potente.

I primi tre flussi di elettroni nel nuovo anello EBS.

L’acceleratore di particelle

Di questa tecnologia avevamo già parlato a Technomondo un paio di anni fa quando, nel gennaio del 2017, fu inaugurata la struttura giordana di Sesame.
Come avevamo raccontato allora, il compito di un acceleratore di particelle è emettere una radiazione elettromagnetica, detta luce o radiazione di sincrotrone, che è prodotta da elettroni sottoposti a un’accelerazione elevatissima, prossima alla velocità della luce. Per farlo le particelle sono immesse in un tubo a forma di anello e all’interno di un campo magnetico.
La luce prodotta dai fasci di elettroni è poi utilizzata in esperimenti di varia natura e per indagare l’infinitamente piccolo.

Potenza di quarta generazione

Nato nel 1988 e inaugurato nel 1994, quello di Grenoble è stato il primo sincrotrone di terza generazione, ovvero una nuova generazione di sorgenti di raggi X che ha migliorato i parametri delle sorgenti precedenti. L’ulteriore miglioramento a cui è stato sottoposto negli ultimi venti mesi – l’aggiornamento è iniziato nel dicembre 2018, ma il programma ha preso il via nel 2015 e avrà un costo totale di 150 milioni di euro – lo consacra di quarta generazione, facendolo diventare l’acceleratore ad oggi più potente al mondo: un sincrotrone a elevata energia definito EBS (Extremely Brilliant Source) ovvero “sorgente estremamente brillante”.
In tutti questi mesi di lavoro è stato aumentato il numero di magneti all’interno dell’anello – l’EBS utilizza la tecnologia a magneti permanenti per 128 magneti a dipolo – che ha permesso di incrementare la luminosità prodotta senza sprechi di radiazioni di sincrotrone e riducendo, nel contempo, di circa un terzo il consumo energetico. Il nuovo anello è lungo 844 metri ed è formato da oltre 10 mila singoli componenti, allineati ognuno entro i 50 micron – una distanza che è pari a circa la larghezza di un capello umano.
Al termine del lungo lavoro di aggiornamento, il 2 dicembre 2019 è stato fatto il primo esperimento: sono stati iniettati nel nuovo anello i primi tre flussi di elettroni, che hanno dato il triplice segnale visivo di cui vi ho parlato all’inizio.
Un successo, anzi di più, una vera e propria “pietra miliare” – come è stata definita dal direttore generale dell’ESRF, l’italiano Francesco Sette – perché questa nuova generazione di sorgenti di raggi X, ha dichiarato il direttore, “fornirà alla comunità scientifica internazionale uno strumento indispensabile per spingere in avanti le frontiere della scienza”.

Le applicazioni future

L’esperimento del 2 dicembre segna l’avvio della fase di messa in servizio del nuovo anello.
Si procede intanto all’ulteriore ottimizzazione dei parametri dell’acceleratore. Il prossimi passaggi riguarderanno l’inizio del programma sperimentale a partire da marzo 2020 e, se tutto procederà come stabilito, l’acceleratore sarà reso disponibile alla comunità scientifica a partire dal 25 agosto 2020.
Da quel momento si potranno scoprire le incredibili applicazioni del nuovo acceleratore. Studierà l’infinitamente piccolo ovvero darà modo di indagare la materia fino alla scala dei nanometri e addirittura gli scienziati sperano di potere arrivare a ottenere imaging in 3D di conglomerati di atomi, così si potrà studiare in un modo del tutto nuovo e dettagliato il funzionamento delle rete neurali.
Le nuove applicazioni possibili porteranno un contributo importante nella ricerca in diversi settori: dalla farmacologia all’energia, dallo studio di nuovi materiali fino alla paleontologia.
L’Europa si appresta così a diventare la “Signora del super anello”.

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