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28 Maggio 2014 SCIENZA
galileonet.it
ARRIVANO I MINI ACCELERATORI DI PARTICELLE
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"Sognare in grande pensando in piccolo". Potrebbe essere questo lo slogan, se fosse un prodotto commerciale, del lavoro appena pubblicato su Physics of Plasmas dall'équipe di Wim Leemans, fisico al Berkeley Lab Laser Accelerator (Bella) Center.Gli scienziati stanno cercando infatti di mettere a punto un nuovo tipo di acceleratori di particelle, basati su una tecnologia a base di laser ultrapotenti e plasma, più piccoli, potenti ed economici rispetto a quelli attualmente utilizzati. Che, com'è noto, non sono propriamente tascabili: la circonferenza del Large Hadron Collider di Ginevra, tanto per citare il più famoso, quello che ha rivelato il bosone di Higgs, misura la bellezza di 27 chilometri - ed è costato più o meno 12 miliardi di euro. Con la nuova tecnologia, promettono gli autori della ricerca, si potrebbe arrivare a una dimensione dell'ordine delle centinaia di metri.

Gli acceleratori di nuova generazione funzionano inviando un potente raggio laser sul plasma, una nube di elettroni e ioni senza legami: "L'effetto è simile a quello della scia di un motoscafo che accelera su un lago", spiega Leemans. "Immaginate che il plasma sia il lago e il laser sia il motoscafo. Quando il laser solca il plasma, la pressione creata dai suoi fotoni spinge gli elettroni dentro la scia sulla superficie, quella che chiamiamo wakefield". Gli elettroni in rapido movimento si lasciano alle spalle gli ioni pesanti e creano così enormi campi elettrici, da cento a mille volte più potenti rispetto a quelli negli acceleratori convenzionali.

Il problema è che, per creare la scia giusta, ci vogliono laser estremamente potenti. Quello utilizzato dal Bella Center è in grado di generare un petawatt di potenza, anche se solo per 40 femtosecondi: per inviare un secondo impulso, però, bisogna attendere un secondo perché il laser si ricarichi. La fisica delle alte energie richiede invece decine di migliaia di impulsi al secondo.

L'équipe di Leemans ha pensato di superare il problema sincronizzando centinaia di laser più piccoli, in grado quindi di ricaricarsi in tempo più breve: "È come spingere un'altalena", dice Leemans. "Anziché un'unica grande spinta, possiamo dare spinte più piccole più o meno contemporanee: non è perfetto, ma l'altalene si muoverà comunque". Stando al modello degli scienziati, potrebbe funzionare. E sarebbe una rivoluzione non solo per la fisica delle particelle, ma anche per le applicazioni in campo industriale e ospedaliero. Staremo a vedere come si comporterà il prototipo.

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