Gerard Mourou. Il laser che si fece Nobel

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La Chirped Pulse Amplification, la tecnica che è valsa a Gerard Mourou il Nobel, è usata oggi dai laser più potenti al mondo e ha moltissime applicazioni.

Ore 11, intervista Premio Nobel. Non capita tutti i giorni di poter segnare un simile appuntamento sulla propria agenda e, quando accade, un pizzico di euforia è più che giustificato. Basta però completare l’annotazione aggiungendo la parola “fisica” perché l’entusiasmo si tramuti in ansia, risvegliando impietosi ricordi di scene mute alla lavagna negli anni del liceo. Quando poi scopri che il personaggio con cui ti dovrai intrattenere è considerato uno dei pionieri della tecnologia laser, mentre le tue conoscenze in materia si fermano all’ultimo episodio della saga di Star Wars, l’ansia può addirittura sconfinare in panico.

Per fermare questa escalation basta attraversare la soglia del Politecnico di Milano in una mattina di sole, mentre tutti sono indaffarati negli ultimi preparativi a poche ore dal big show: la lectio magistralis “Passion for extreme light” di Gerard Mourou, vincitore del Premio Nobel per la fisica 2018 insieme ad altri due super esperti di laser, la canadese Donna Strickland (sua storica collaboratrice) e lo statunitense Arthur Ashkin.

Ancora fresco di premiazione a Stoccolma, Mourou appare nelle stradine che portano al dipartimento di fisica accompagnato dalla moglie Marcelle e dal professor Orazio Svelto, che al Politecnico si è occupato per anni di laser e scienza degli impulsi ultracorti facendo a sua volta incetta di premi internazionali. Frotte di studenti passano accanto a questo insolito trio senza intuire chi si nasconda sotto quei cappotti confabulando con libri e agende sottobraccio. Qualche passo e poi su per le scale: i tre si avviano a stringere mani e preparare slide per la conferenza. Il tempo di accomodarmi in una piccola stanza ed ecco giungere dal corridoio il loro vocio. Cuore a mille, è arrivata l’ora dell’interrogazione, anzi: dell’intervista. Già, perché per la prima volta sarò io a fare le domande. Di certo non con l’aria scocciata del mio vecchio professore di liceo, piuttosto con la curiosità di chi vuole farsi prendere per mano ed entrare in un modo, quello dei laser, che è davvero da fantascienza. Saluti, pochi convenevoli e subito una chiacchierata schietta e cordiale in cui Gerard Mourou non ha assolutamente alcuna intenzione di vestire i panni del Nobel irraggiungibile. Piuttosto quelli del compagno di banco che riesce in poche parole a spiegarti la lezione che non hai avuto il tempo di studiare. Al suo fianco c’è Svelto che dà le carte del gioco, orgoglioso di avere un ospite così importante che è in realtà un amico di vecchia data. Quello di Mourou al Politecnico di Milano è infatti un gradito ritorno, visto che era già stato in visita all’ateneo per diversi mesi nel 2004: «conosco il professor Svelto da 40 anni e il suo gruppo è tra i migliori nel settore, in Europa ma anche nel mondo». Anche allora la passione comune era quella per gli impulsi laser ultra-brevi e ultra-intensi con le loro applicazioni.

A inventare la tecnica per amplificarli negli anni Ottanta è stato proprio Gerard Mourou, insieme a Donna Strickland, nei laboratori dell’Università di Rochester, negli Stati Uniti. «Fino ad allora si pensava che fosse impossibile andare oltre una certa soglia di potenza, perché l’energia che si otteneva amplificando gli impulsi laser era tale da distruggere lo stesso amplificatore», ricorda il fisico francese.

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Da qui l’idea di “stirare” nel tempo gli impulsi prima dell’ingresso nell’amplificatore, per poi ricomprimerli all’uscita ottenendo un’intensità fino a centomila volte superiore. Questa tecnica da Nobel, la Chirped Pulse Amplification, è usata oggi dai laser più potenti al mondo e ha moltissime applicazioni. «Quelle a bassa energia le ritroviamo nella chirurgia degli occhi a cui sono sottoposti milioni di persone ogni anno», sottolinea Mourou. Ma basta aumentare l’energia di un fattore dieci «per avere applicazioni nella scienza degli attosecondi, che studia la dinamica degli elettroni nelle molecole sulla scala di miliardesimi di miliardesimi di secondo». Salendo di un fattore 1.000, «abbiamo invece le applicazioni in fisica nucleare con accelerazioni estreme. Queste in futuro permetteranno di avere acceleratori di particelle sempre più potenti e compatti».

Per averne un’idea, si potrà concentrare la potenza del Cern di Ginevra nello spazio di un campo da calcio, oppure ottenere macchinari per l’adroterapia dei tumori a misura di ambulatorio. «È molto difficile fare previsioni su quello che ci potranno offrire i laser nel futuro: se pensiamo a ciò che è accaduto dalla loro invenzione negli anni ‘60 a oggi, vediamo che siamo andati ben oltre le più pazze previsioni», spiega il Nobel. L’unico limite è la fantasia dei ricercatori, che a quanto pare non manca. Lo stesso Gerard Mourou sta per esempio studiando come usare i laser per trattare i rifiuti radioattivi, mentre per un futuro un po’ più lontano prevede che questi raggi di luce estrema «potranno portare l’universo direttamente sul tavolo del laboratorio, per studiare cosa accade nelle stelle, nei buchi neri e per capire meglio che cosa c’è davvero nel vuoto». Insomma, datti una mossa Luke Skywalker: quello che abbiamo visto finora in Star Wars sembra già preistoria.

Chi è Gerard Mourou

Il fisico Gerard Mourou è considerato tra i pionieri della tecnologia laser. Nato nel 1944 ad Albertville, in Francia, si è laureato all’Università di Grenoble e ha conseguito il dottorato all’università “Pierre e Marie Curie” di Parigi. Trasferitosi negli Stati Uniti, ha insegnato all’Università di Rochester per passare poi in quella del Michigan, dove è stato tra i fondatori del Centro di Scienza Ottica Ultraveloce. Attualmente lavora in Francia all’Ecole Polytechnique. È stato insignito del Nobel per la fisica 2018 per aver inventato la tecnica di amplificazione degli impulsi laser (Chirped Pulse Amplification), oggi molto usata soprattutto nell’ambito della chirurgia dell’occhio. Il premio è andato  anche alla fisica canadese Donna Strickland, che ha collaborato con lui all’Università di Rochester negli anni ‘80, e allo statunitense Arthur Ashkin che, grazie ai laser, ha sviluppato delle “pinzette ottiche” per manipolare cellule, atomi e molecole.