Il laser che 'illumina' molecole rarissime
Misurata la più bassa concentrazione di un gas mai rivelata con strumenti ottici. Beni culturali, medicina, sicurezza e ambiente sono alcuni dei settori in cui trova applicazione Scar, la tecnica messa a punto dall'Istituto nazionale di ottica del Cnr
Una ricerca dell'Istituto nazionale di ottica (Ino) del Cnr ha rivelato il valore della più bassa concentrazione di radiocarbonio presente in natura mai misurata con strumenti ottici. Il risultato, ottenuto presso il Lens (European laboratory for nonlinear spectroscopy) di Sesto Fiorentino, è pubblicato su 'Physical Review Letters'. Lo studio si basa sulla spettroscopia ad altissima sensibilità Scar (Saturated absorption cavity ring-down), realizzata dallo stesso Ino-Cnr.
"La tecnica sfrutta un apparato laser basato sulla luce infrarossa", spiega Paolo De Natale, direttore dell'Ino-Cnr. "Tale radiazione è invisibile all'occhio umano ma viene invece assorbita dal gas, così riesce ad 'illuminarne' le molecole. Questa luce è prodotta da una sorgente che possiede 'proprietà spettrali' uniche nel suo genere: grazie all'utilizzo di un 'pettine di frequenze ottiche' è possibile determinare in modo assoluto la frequenza della radiazione rispetto allo standard di tempo e frequenza degli orologi atomici al cesio, selezionandone le sue caratteristiche con una precisione di una parte su mille miliardi. La luce, inoltre, riflessa da due specchi tra i quali è posto il campione, attraversa migliaia di volte il gas, riuscendo a evidenziare la presenza di molecole anche in concentrazioni bassissime, pari a una parte su mille miliardi". [immagine]
All'Ino-Cnr è stata misurata la concentrazione di carbonio 14 (14C) o radiocarbonio in un campione di gas di anidride carbonica con una precisione del 2%, tale cioè da consentire di determinare quasi con sicurezza la seconda cifra decimale della misura. "La rivelazione della quantità residua di tale sostanza", continua De Natale, "è un ottimo metodo per stabilire l'età di reperti archeologici di origine organica quali legno, carta, ossa e tessuti, ma potrà trovare applicazioni in diversi settori come il monitoraggio ambientale e climatico, la ricerca medica, la rivelazione di sostanze tossiche o pericolose per la sicurezza di porti e aeroporti, ma anche la verifica di alcune attuali teorie di fisica fondamentale".
Il nuovo sistema rappresenta un'alternativa all'Ams (Accelerator mass spectrometry), da trent'anni la metodologia più efficiente per la rivelazione del radiocarbonio. Lo strumento Scar, oltre al vantaggio procedurale dovuto all'uso del laser infrarosso, occupa uno spazio circa 100 volte inferiore ed è circa 10 volte meno costoso dell'Ams, tuttavia necessita ancora di una serie di controlli per verificare la validità e la riproducibilità dei risultati.
Fonte: Paolo De Natale , Istituto nazianale di ottica del Cnr, Firenze, tel. 055/2308250, 055-4572501, email paolo.denatale@ino.it