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  24-10-2006: RICERCA E INDUSTRIA PROTAGONISTE IN SICILIA.  
 ELENCO COMPLETO 

Ad Erice un incontro internazionale per fare il punto sul Free Electron Laser: un innovativo “microscopio” per fotografare proteine e molecole artificiali. Alla sezione Infn di Catania l’Industry Day

Ricerca di base e industria si incontrano in questi giorni in Sicilia grazie a due convegni internazionali. A Erice si svolger? il 25 e 26 ottobre un incontro organizzato dall?Infn, dedicato ai progetti di Free Electron Laser in Italia, Europa e Stati Uniti, con particolare attenzione alle applicazioni in biologia e in scienze dei materiali e sulle sinergie fra ricerca e industria.
Il 26 e il 27 ottobre il dipartimento di Fisica e Astronomia dell?Universit? di Catania ospiter? invece con il patronato dell?Infn il quarto evento della serie di Grid Industry Day, organizzato e promosso dal progetto Egee (Enabling Grids for e-Science), cofinanziato dalla Commissione Europea e coordinato dal Cern di Ginevra.


Il Free Electron Laser, o laser a elettroni liberi, ? una tecnologia che permette di ?fotografare? molecole biologiche ?al lavoro?, o di riprodurre in laboratorio i processi che avvengono nei gas interstellari o ancora molte altre applicazioni, dalle nanotecnologie alla ricerca di nuovi materiali. L?Infn ? impegnato in un progetto per la costruzione di un Free Electron Laser a Roma, nell?area dell?Universit? di Tor Vergata, e l?interesse per questo strumento, che promette di portare una profonda rivoluzione tecnologica in molti settori, ? alto in tutto il mondo. A Erice il 25 e 26 ottobre un incontro internazionale organizzato dall?Infn sar? dedicato a fare il punto sui progetti di Free Electron Laser in Italia, Europa e Stati Uniti, con particolare attenzione alle applicazioni in biologia e in scienze dei materiali e sulle sinergie fra ricerca e industria.

I raggi X sono fotoni, ovvero luce, con una frequenza superiore a quella percepibile dai nostri occhi (la frequenza ? inversamente proporzionale alla lunghezza d?onda, quindi cresce al diminuire di quest?ultima). La frequenza dei raggi X dipende dall?energia dei fotoni che li compongono, e frequenze pi? elevate corrispondono ad energie maggiori. Al crescere della frequenza aumenta anche il potere di risoluzione del fascio dei raggi X, cio? la sua capacit? di rendere visibili i minuscoli dettagli di un oggetto. Per ottenere buone immagini per? non basta disporre di fotoni ad alta energia: occorre anche che essi siano numerosi e sincronizzati. I fotoni dei raggi X, che si comportano come onde, devono essere emessi in modo coordinato, in termini tecnici ?coerenti?, altrimenti eserciterebbero una azione di disturbo gli uni sugli altri e si otterrebbe un segnale distorto, proprio come quello di una trasmissione radiofonica nella quale le onde radio non siano in fase.

Il Free Electron Laser pu? essere descritto come una sorta di potentissimo microscopio che funziona ?illuminando? gli oggetti con un fascio di raggi X di altissima frequenza e intensit?, e composto da fotoni le cui onde si sovrappongono perfettamente. Ma come ? possibile procurarsi un fascio di fotoni con queste caratteristiche? Essi possono essere ottenuti sfruttando quello che in realt? ? una sorta di ?effetto parassita?: l?emissione di raggi X che si genera negli acceleratori di particelle dove vengono accelerati elettroni su traiettorie curve. Si tratta di un fenomeno che ha dato non pochi grattacapi ai fisici perch? provoca la perdita di energia, mentre le particelle vengono accelerate proprio nel tentativo di far loro acquisire quanta pi? energia possibile. Eppure, come spesso avviene nella ricerca, proprio questo effetto indesiderato ha aperto le porte a una vera e propria rivoluzione tecnologica.

Per ottenere un fascio di fotoni ad alta energia e coerenti come quelli necessari in un Free Electron Laser, gli elettroni vengono in primo luogo inviati in un acceleratore di particelle, in modo da far loro raggiungere l?energia giusta per emettere fotoni con la frequenza desiderata. Poi gli elettroni sono iniettati in una sorta di canale dove subiscono un innovativo processo detto di emissione spontanea autoamplificata, o Sase. Nel Sase il fascio di elettroni viene fatto ondeggiare sotto l?azione di un lungo magnete ondulato. A ogni cresta dell?oscillazione gli elettroni irraggiano fotoni e in tal modo si forma progressivamente un fascio di raggi X perfettamente in fase e con una intensit? tale da permettere di distinguere due punti che distano l?uno dall?altro meno di un milionesimo di millimetro (sostanzialmente la distanza che esiste fra gli atomi di una molecola). Se vengono prodotti impulsi molto brevi di questi raggi X, della durata di un decimillesimo di miliardesimo di secondo, ? possibile ottenere immagini nitide anche di molecole che fanno parte di organismi viventi i quali sono in perenne e rapidissimo movimento. I raggi X dotati di grandi intensit? quando raggiungono il bersaglio rilasciano in genere una quantit? di energia sufficiente a distruggerlo. Per una piccolissima frazione di secondo per? i ?pezzi? rimangono insieme, e un fascio di fotoni istantaneo consente di cogliere l?immagine del campione ancora integro.

Grazie al Free Electron Laser ? dunque possibile fotografare complessi di proteine o singole proteine nell?istante in cui svolgono il proprio compito biologico, mentre gli strumenti pi? tradizionali impongono di cristallizzare le molecole, osservandole quindi in condizioni ben lontane da quelle naturali. Una simile possibilit? apre orizzonti estremamente promettenti per la proteomica la quale, soprattutto dopo il completamento del sequenziamento del genoma umano, rappresenta una nuova frontiera della biologia. Il Free Electron Laser pu? essere per? utilizzato anche per molti altri scopi, ad esempio per produrre stati atomici altamente ionizzati che permettono di riprodurre in laboratorio le condizioni e i processi che avvengono nei gas interstellari, oppure per studiare molecole sintetiche destinate a comporre nuovi materiali.

In Italia, il Centro di Trieste rappresenta per ora l?unico polo di eccellenza per la luce di sincrotrone che usa fotoni con energie minori.
Il progetto Free Electron Laser nel Lazio nasce da accordi presi nel febbraio del 2003 fra il MIUR, l?Universit? di Roma ?Tor Vergata?, Infn, Desy (Amburgo), Cnr ed Enea e dall?interesse recente della Regione Lazio di contribuire in modo sostanziale alla creazione di uno strumento con prospettive ancora inesplorate di innovazione. La sua presenza nell?area di Tor Vergata sar? quindi di forte impatto sul sistema scientifico e industriale del Lazio. Si creeranno infatti importanti occasioni di lavoro per giovani ricercatori italiani, oltre che condizioni estremamente favorevoli per le piccole e medie imprese impegnate nei settori biotecnologici, nella ricerca di nuovi materiali e in applicazioni di punta nel settore dei computer.

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Il programma completo dell?incontro di Erice si trova al sito: www.presid.infn.it/erice06.html


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http:// www.presid.infn.it/erice06.html

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