Realizzata con successo ai Laboratori Nazionali di Frascati la prima produzione di raggi X di alta qualita’ dalle collisioni tra il fascio di elettroni ad altissima brillanza dell’acceleratore Sparc e il laser ad alta intensita’ Flame del complesso SparcLab. La qualita’ del fascio di raggi X, dotato di caratteristiche di monocromaticita’ e coerenza senza precedenti, consentira’ lo sviluppo di un laboratorio multidisciplinare di altissimo livello, primo in Europa, capace di promuovere e sostenere esperimenti e applicazioni avanzate in diversi ambiti. I settori di interesse sono molto vari: da quello medicale alla conservazione dei beni culturali e ambientali, dallo studio dei materiali in generale fino al possibile screening dei materiali per i controlli di sicurezza. “Per la prima volta in Italia entra in funzione la seconda generazione di sorgenti Thomson/Compton – ha spiegato Cristina Vaccarezza, responsabile dell’esperimento Thomson a SparcLab – capaci di produrre in un prossimo futuro, grazie all’altissima luminosita’ di collisione, fasci di raggi X monocromatici, di energia variabile tra 20mila e 500mila elettronvolt, ad alto flusso (alcune decine di miliardi di fotoni al secondo), polarizzati ed ultra-corti, di durata entro qualche centinaia di femto-secondi”. La sfida per raggiungere queste prestazioni, che costituiranno un record a livello internazionale, risiede nella difficolta’ di focalizzare i due fasci collidenti su dimensioni simili a quelle dello spessore di un capello, cioe’ inferiori a un decimo di millimetro (100 micron). I pacchetti di elettroni prodotti da Sparc e gli impulsi laser prodotti da Flame collidono a una frequenza di ripetizione di 10 volte al secondo e richiedono una precisione di allineamento e un sincronismo elevatissimi (1 micron e 1 picosecondo, rispettivamente, di errore massimo), perche’ possa essere mantenuta nel tempo la sovrapposizione spazio-temporale dei due pacchetti nel punto di collisione.”Solo se la sovrapposizione tra i fasci e’ completa e’ possibile ottenere il massimo flusso di raggi X”, ha precisato Vaccarezza, “E’ un po’ come lanciare due capelli ad altissima velocita’ l’uno contro l’altro e garantire che la collisione avvenga esattamente testa a testa”, ha aggiunto. “I primi test di collisione realizzati a SparcLab coronano uno sforzo notevole e pluriennale dei Laboratori di Frascati e della collaborazione nazionale che l’Infn ha finanziato per costruire e mettere in funzione la sorgente Thomson”, ha commentato di Massimo Ferrario, responsabile di SparcLab. “Sebbene ancora preliminari, la qualita’ e il flusso dei raggi X misurati fino a ora – ha continuato – sono utili alla messa a punto della macchina in vista della completa ottimizzazione del suo funzionamento. Si conta di raggiungere gradualmente la luminosita’ ottimale per la collisione, tale da garantire un fascio X con caratteristiche prossime ai parametri di progetto entro la fine del 2014”. Il primo esperimento con il fascio di raggi X monocromatico, che sara’ condotto nel 2015, riguardera’ un’applicazione imaging radiologico avanzato. “Le proprieta’ innovative del fascio di raggi X prodotto, in particolare la sua monocromaticita’ e la possibilita’ di variarne l’energia sulla base di necessita’ specifiche, oltre alle dimensioni micro-metriche della sorgente di radiazione, garantiscono grandi potenzialita’ a queste sorgenti Thomson nel settore delle applicazioni bio-medicali”, ha spiegato Mauro Gambaccini, reponsabile delle applicazioni biomediche di SparcLab. “In particolare, nella diagnostica mammografica e radiologica in generale con questa sorgente sara’ possibile aumentare notevolmente la qualita’ (la risoluzione) delle immagini prodotte, garantendo al tempo stesso una riduzione del 30 per cento della dose di radiazione assorbita dal paziente rispetto alle sorgenti attualmente utilizzate negli ospedali”, ha concluso.
Fisica: “creati” a Frascati i primi “raggi X” d’alta qualità
