Nel 2009 presso lo SLAC National Accelerator Laboratory un team di scienziati ha aperto un nuovo capitolo della fisica. È stata messa in funzione la Linac Coherent Light Source (LCLS), uno strumento capace di osservare il comportamento degli atomi e delle molecole in movimento. Fino ad ora ciò era stato impossibile, ma grazie alla ricerca dello SLAC, iniziata nel 1962 in collaborazione con l’università di Stanford e il Department of Energy americano, gli scienziati hanno raggiunto un tale risultato utilizzando raggi X con la stessa lunghezza d’onda dell’atomo. Il tutto alla velocità di un femtosecondo: 10-15 secondi, cioè un milionesimo di miliardesimo di secondo.

Il laser a raggi X LCLS è talmente preciso e veloce che nei suoi primi cinque anni di attività è stato capace di penetrare negli aspetti più bui e nascosti della fisica, aprendo un nuovo scenario nell’ambito della ricerca scientifica. Sul modello di LCLS è nata una nuova tipologia di macchine che si sta diffondendo in tutto il globo. I risultati raggiunti sono stati raccolti da una ricerca del Rewiews of Modern Physics: “Linac Coherent Light Source: The First Five Years.”

Finora LCLS è stato capace di catturare il bagliore che si sviluppa durante la creazione di un legame chimico, ha seguito e tracciato il percorso degli elettroni attraverso la materia e creato un’immagine tridimensionale delle proteine.

È stato scoperto un particolare fenomeno connesso alla superconduttività di specifici materiali ad alte temperature che permette alla materia di condurre elettricità con resistenza pari a zero. Quest’ultima caratteristica è alla base della creazione dei computer del futuro: per avere tecnologie più compatte e veloci è fondamentale studiare il comportamento degli atomi nel campo elettrico e magnetico.

Grazie alla velocità di LCLS è possibile osservare passo dopo passo le diverse fasi di una reazione chimica, permettendo agli studiosi di comprendere e analizzare in tempo reale cause e conseguenza fino ad oggi solo teorizzate. Questo avrà riscontri nella produzione di carburanti e fertilizzanti chimici migliori e più puliti.

Notevoli progressi saranno conseguiti anche in campo medico: oggi è possibile vedere come le proteine alla base dei medicinali si ancorano alle proteine-recettore nella membrana cellulare. La comprensione dei meccanismi attraverso i quali lavorano le medicine permetterà di sviluppare sostanze più efficienti, ma con meno effetti indesiderati.

Grazie alla potenza di LCLS, gli scienziati utilizzano questo strumento anche per testare la resilienza dei materiali in condizioni estreme, come quelle a cui sono sottoposti i motori a reazione oppure la superficie di un pianeta in caso di impatto con un meteorite. È possibile riprodurre le condizioni che si verificano nel nucleo dei pianeti e delle stelle, passo fondamentale per la produzione di energia per fusione nucleare.

L’ “effetto soglia” di cui parlava Stefano Sensi è stato superato. Ora è possibile osservare l’atomo al lavoro per riuscire a comprendere come funziona il mondo in cui viviamo.

Gaia Di Federico