Valentina Arcovio, La Stampa – Tuttoscienze, 21 aprile 2010
Mezzo secolo fa pochi avrebbero scommesso su questo potentissimo fascio di luce. Oggi, vicino al suo 50° compleanno, non sapremmo davvero come fare a meno della tecnologia del laser, acronimo di «light amplification by stimulated emission of radiation».
Il mondo sarebbe stato sicuramente diverso, se nel maggio del 1960 Thomas Maiman, fisico impegnato presso gli Hughes Research Laboratories della California, non fosse riuscito a realizzare una straordinaria intuizione che ebbe Albert Einstein nel 1917, quando formulò la teoria quantistica della luce. Le industrie avrebbero dovuto fare a meno di uno strumento in grado di incidere superfici infinitesimali e di saldare metalli e leghe. Non ci sarebbero stati registratori di cassa nei supermercati, capaci di leggere i codici a barre, e non ci sarebbero stampanti e tante altre tecnologie di misurazione. Non esisterebbero i lettori cd o le reti di trasmissione di dati e così via.
La storia del laser è molto travagliata e complicata. Gordon Gould, studente della Columbia University di New York e inventore del termine laser, aveva depositato un primo brevetto nel 1959. I ricercatori dei Bell Labs l’hanno fatto nel 1960 e un anno dopo sono stati seguiti da Maiman. Questa sequenza ha portato a duri scontri e ad anni di contenziosi legali che hanno consentito a Gould di aggiudicarsi alcuni brevetti, ma dopo la metà degli 70. In precedenza, nel 1964, Charles H. Townes della Columbia University e gli scienziati sovietici Nicolay Basov ed Aleksandr Prokhorov erano stati insigniti del Premio Nobel per il lavoro sul maser, il «papà» del laser di Maiman.
In ogni caso è dal 1960 in poi che il laser ha conosciuto uno sviluppo davvero impressionante: ha, di fatto, segnato la maggior parte degli sviluppi tecnologici che si sono succeduti. E ancora oggi le sue declinazioni sembrano inesauribili. Solo negli Stati Uniti, negli ultimi decenni, sono stati registrati più di 55 mila brevetti legati al laser. «E questo è soltanto l’inizio», assicura Paolo Di Natale dell’Istituto di ottica del Cnr.
«Il fatto più sorprendente – ha detto Thomas Bauer, direttore del Photonics Research Center della University of Stanford – è che ancora oggi si continuano a realizzare nuove applicazioni». Intanto, la lista del «già fatto» è lunghissima. «Si va dal settore biomedicale – spiega Di Natale – all’analisi e al restauro delle opere d’arte, fino alla sicurezza e all’analisi ambientale». E’ sempre grazie al laser, se oggi possiamo effettuare interventi chirurgici ad alta precisione, se esistono strumenti diagnostici più accurati oppure se possiamo usufruire di terapie avanzate.
Una delle sue ultime applicazioni, poi, è nei «body scanner» in via di installazione in numerosi aeroporti. «Grazie al laser oggi possiamo osservare là dove l’occhio umano non arriva».
Con il laser, poi, è possibile raggiungere temperature elevatissime, vicine a quelle del Sole, oppure temperature molto basse, 10 volte più fredde dell’azoto liquido, lo stesso che ha creato un nuovo stato della materia e cioè il condensato di Bose-Einstein, in cui gli atomi sono congelati. E non basta: ci sono anche impulsi laser così brevi che permettono di fotografare il movimento degli elettroni negli atomi. Non a caso, in biologia, chimica, fisica e medicina, i laser sono stati rivoluzionari. «Per esempio nel capire l’epidemia di Aids – ha detto Bauer -. Senza il laser non avremmo mai potuto scoprire in che modo il virus riesce a infettare le cellule».
«Sapevo che poteva servire per le telecomunicazioni e per altre applicazioni, ma non avrei mai potuto immaginare quello che poi è accaduto dopo», dice oggi, con un certo stupore, Townes, co-autore dell’articolo pubblicato nel 1958 che ha gettato le basi per la costruzione del laser. Ma questo scienziato non è stato l’unico ad aver vinto il Nobel grazie al laser. Dopo di lui ci sono stati più di una decina di altri che devono proprio a questo «raggio» una serie di scoperte premiate con il più importante riconoscimento del mondo. «Ora stiamo cercando di migliorare questa tecnologia, potenziando la copertura spettrale, – dice De Natale – Gli sviluppi futuri sono imprevedibili».
Particolarmente attesi sono gli sviluppi a cui sta lavorando Mosè Edward per il Nif («National ignition facility»), un dispositivo di ricerca per la fusione nucleare. Inaugurato di recente presso il Lawrence Livermore National Laboratory, il Nif, che produce impulsi da quasi 2 milioni di joule di energia, dovrebbe permettere la realizzazione di una «piccola stella». Grazie a questa si potrà riprodurre la reazione di fusione nucleare che genera energia nel nucleo delle stelle, creando così «una fonte di energia illimitata, senza problemi geopolitici, pulita e che non emette anidride carbonica». Stesso discorso vale per il reattore sperimentale «Iter» in costruzione a Cadarache, in Francia.
Un’altra dimostrazione che i 50 anni del laser sono magnificamente portati.