Nel museo dei laser dove la fisica racconta la sua storia

A guidarci in questo racconto è Rinaldo Cubeddu, direttore del Dipartimento di Fisica in due mandati, dal 1993 al 1998 e dal 2006 al 2012, oggi Professore Emerito. Fondatore della linea di ricerca “Fotonica per la Salute, l’Agroalimentare e i Beni Culturali”, Cubeddu ha concentrato la propria attività sulla biofotonica ed è stato tra i primi a proporre e utilizzare sistemi laser innovativi operanti nel dominio del tempo, nel regime dei picosecondi e dei femtosecondi.

La storia del Museo Storico del Dipartimento di Fisica comincia negli anni Ottanta del secolo scorso, quando nel sottoscala dell’aula a gradoni del Dipartimento vengono ritrovati strumenti scientifici risalenti alla prima metà del Novecento. Quegli strumenti vengono raccolti e trasferiti nelle cantine del Dipartimento.

Il recupero di questo patrimonio prende forma negli anni Novanta, proprio durante la direzione di Cubeddu.

Si tratta di strumenti di laboratorio e didattici, realizzati per lo più in ottone, che attraversano diverse discipline della fisica: dalla meccanica all’acustica, dall’elettromagnetismo all’ottica.

Il ritrovamento del libro inventario del Dipartimento permette di risalire al nome di ogni strumento attraverso il numero di inventario. A quel punto, diversi studenti del quarto e quinto anno dei corsi di laurea in Ingegneria Elettrica e Ingegneria Nucleare, allora i più vicini alle materie di fisica, si occupano della pulizia dei reperti e della redazione di una breve scheda storico-funzionale per ciascuno di essi.

Per esporli vengono recuperati e restaurati tre grandi armadi d’epoca in legno con vetrina, all’interno dei quali gli strumenti sono organizzati per disciplina e accompagnati da una scheda esplicativa. Quelli di dimensioni maggiori vengono invece presentati singolarmente.

Sempre negli anni Novanta, su iniziativa di Orazio Svelto, che al Politecnico aveva fondato negli anni Sessanta uno dei primi gruppi di ricerca sul laser in Italia, nasce anche il Museo del Laser, dedicato alla memoria di Carlo Alberto Sacchi.

Lungo un corridoio al piano terreno del Dipartimento, in alcune teche, trovano posto i primi prototipi di laser a stato solido, a picosecondi e ad azoto realizzati in Italia dal Dipartimento di Fisica.

Poi, grazie alla collaborazione con ricercatori dei Laboratori C.I.S.E. di Milano, dei Laboratori di Ricerca C.S.E.L.T. di Torino e della Società Italtel di Milano, il percorso si amplia ulteriormente: vengono reperiti ed esposti anche i primi prototipi di laser a gas e a semiconduttore realizzati in Italia, con l’obiettivo di offrire una panoramica più estesa sugli albori dello sviluppo del laser nel nostro Paese.

Gli apparati informativi presenti nel museo raccontano sia le applicazioni attuali delle diverse tipologie di laser, sia le prime applicazioni pionieristiche sviluppate al Politecnico, in particolare nell’ambito degli impulsi laser brevi a femtosecondi e dell’impiego dei laser in biomedicina.

Più recentemente, il museo è stato anche al centro della tesi “Esperimento. Storie di Ingegneria Fisica dal Politecnico di Milano”, realizzata da Gabriele Valenzani e Giulia Valle. Seguiti in Dipartimento dal professor Cubeddu, i due studenti hanno catalogato con pazienza gli strumenti presenti nel Museo storico e prodotto un volume con immagini, schede descrittive e caratteristiche, organizzato per categorie per renderne più agevole la consultazione.

Negli ultimi anni il museo si è arricchito anche di una nuova area espositiva, collocata vicino ai laboratori in cui si producono impulsi laser ultrabrevi, con durate che vanno da pochi femtosecondi (10⁻¹⁵ s) fino ad alcune decine di attosecondi (10⁻¹⁸ s).

Cuore di questa sezione è il primo prototipo commerciale di un sistema laser a titanio-zaffiro amplificato, capace di generare impulsi di poche decine di femtosecondi ad alta energia. Il sistema si basa sulla tecnica della chirped pulse amplification (CPA), inventata nel 1985 da Gerard Mourou e Donna Strickland, una svolta che ha rivoluzionato l’ottica ultraveloce e che è valsa ai due studiosi il Nobel nel 2018.

Oggi la CPA consente di ottenere impulsi laser con potenze di picco dell’ordine di alcuni petawatt (10¹⁵ watt). Ma soprattutto ha aperto la strada alla scienza degli attosecondi, che studia i movimenti ultrarapidi degli elettroni. Un campo premiato con il Nobel per la Fisica nel 2023, assegnato a Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier.