Polca II all'ESRF

Ho scoperto che mi stavano spiando!
All'inizio del 2007 insieme a colleghi dell'IASF di Bologna e di Palermo e ad un collega dell'Universita' di Coimbra, sono andato in uno dei piu' importanti sincrotroni del mondo, l'ESRF di Grenoble.

A distanza di un anno ho scoperto che c'e' una galleria di immagini impietose che sono state scattate nei momenti di sconforto ed esaltazione che si altalenavano in quelle ore frenetiche!
Il tempo a nostra disposizione era di solo una settimana e il lavoro da fare era immane. Le uniche ore libere erano quelle passate a mangiare o a dormire, ed essendo i ritmi cosi' sballati e gli orari della mensa molto rigidi, vivere decentemente era un grosso problema.

In realta' il tempo e' volato e con il duro lavoro svolto sono arrivate anche le soddisfazioni.
Vi saluto con un'immagine che mi mostra la lavoro alle 21 e 33 mentre osservo un picco assorbimento!
Ah! Che bella la vita del fisico!

P.s.: alla fine della web gallery c'e' un servizio del TG portoghese (prima serata, non sono mica degli straccioni come noi...) che descrive il nostro lavoro!

Ce l'abbiamo fatta!!!

Il prototipo di lente di Laue realizzato nel Dipartimento di Fisica dell'Universita' di Ferrara va che e' una bellezza!
Direi che l'eloquenza massima si puo' raggiungere solo mostrandovi questa immagine.L'immagine mostra i raggi X (energia circa 100 keV) rifocalizzati dal prototipo realizzato da me e dal mio gruppo. Il risultato ottenuto e' preliminare, ma decisamente soddisfacente. Le condizioni ottimali verranno raggiunte solamente in seguito ad uno studio attento dei dati sperimentali, in seguito al quale sara' possibile riposizionare e riorientare la lente al fine di ottenere il massimo dalle sue sue potenzialita'.

A mia conoscenza questo e' il primo prototipo di lente di Laue rifocalizzante che sia mai stato realizzato.
Un precedente esperimento francese, nome in codice Claire, il cui leader e' Peter von Ballmoos, aveva precorso i tempi, realizzando una lente di Laue di tipo diverso ottimizzata per osservare sorgenti celesti, scatenando l'interesse della comunita' scientifica: mai fino ad allora era stato realizzato un telescopio focalizzante operativo nella banda dei raggi X duri.

L'astronomia X e gamma, gia' sconvolta da numerose scoperte negli ultimi anni della sua giovane vita, e' destinata ad un nuovo scossone. Grazie agli strumenti di nuova generazione sara' possibile svelare i misteri delle sorgenti celesti piu' violente: buchi neri, stelle di neutroni, sistemi binari, supernovae, gamma ray burst e via briscola.

Tecniche Monte Carlo applicate a lenti di Laue

Ho sviluppato un software in Python dedicato alla simulazione di lenti di Laue destinato ad essere usato nell'ambito del progetto di Ricerca e Sviluppo in cui sono attualmente impegnato.

Gli elementi chiave da modellare nel programma sono tre:
1) i fotoni
2) il singolo cristallo
3) il detector

I fotoni e la loro sorgente
I fotoni prodotti sono modellizzati mediante la creazione di una classe dalla quale si puo' risalire in ogni momento alla loro posizione e al loro vettore d'onda. Dal vettore d'onda e' poi possibile risalire alla direzione di propagazione, all'energia e alla lunghezza d'onda del fotone stesso.
Funzioni specializzate si preoccupano di trasportare i fotoni incidenti dalla sorgente al cristallo, in cui vengono diffratti con una probabilita' dipendente dalla fisica del problema, e i fotoni diffratti dal cristallo al detector.

La sorgente di fotoni da simulare, un tubo a raggi X marca Siemens in grado di operare fino a 150 kV, presenta uno spettro di emissione di tipo Bremsstrahlung. Per simularne lo spettro sono state eseguite misure in laboratorio con un detector al Germanio raffreddato con azoto liquido. Tali misure sono state inserite nel programma in maniera tale che lo spettro dei fotoni simulati ricalcasse esattamente quello reale.

Per ottimizzare il tempo di calcolo, sono stati simulati unicamente i fotoni destinati a finire sulla superficie dei cristalli, visto che i fotoni destinati altrove vengono assorbiti da apposite schermature.

I cristalli
I cristalli simulati sono stati modellizzati tramite la creazione di una classe contenente informazioni circa il materiale componente il cristallo (rame a mosaico in questo caso) la loro forma, posizione e orientazione nello spazio.
Nel momento in cui fotone e cristallo interagiscono, esiste una probabilita' p che il fotone venga diffratto.
Qualora questo avvenga il fotone esce dal cristallo e viene trasportato fino al piano focale, in cui e' posto il detector.
La lente e' composta da venti cristalli disposti uniformemente su di una circonferenza di raggio 18 cm.
Nel caso ideale, i piani reticolari piu' probabili hanno normale diretta verso il centro della circonferenza. Il programma puo' tener conto di eventuali, disallineamenti.
Il programma puo' lavorare su tutti i cristalli contemporaneamente, su di un cristallo singolo, o su un sottoinsieme di cristalli.

Il detector
Il detector simulato e' sensibile alla posizione e dotato di 1024x1024 pixels, ciascuno di dimensione 0.3x0.3 mm2. Il centro del detector e' posto sull'asse ottico dell'esperimento.
I fotoni che cadono all'interno della superficie attiva del detector vengono misurati, quelli all'esterno vengono distrutti.

Finalita' del software
Tramite il codice sviluppato e' possibile determinare gli errori di allineamento dei singoli cristalli o della lente intera e capire quanto la qualita' del prototipo studiato differisca da quella massima ottenibile da un punto di vista teorico.

Garching meeting: PSF di una lente di Laue, studio per una lente di Laue asimmetrica

Gia ' che ci siamo pubblico pure una presentazione tenuta a Marzo a Garching che racconta un po' di cose sulla PSF di una lente di Laue.
Nella presentazione sono contenuti estratti da un articolo a mio unico, all'epoca non ancora pubblicato.[1]

Inoltre viene studiata la possibilita' di utilizzare una lente di Laue con una forte asimmetria. La rottura della simmetria cilindrica in una lente di Laue permette di risalire piu' facilmente alla posizione nel cielo di una sorgente di raggi X.

[1] http://dx.doi.org/10.1016/j.nima.2007.06.120

Laue meeting 08 Ottobre 2007

Il mio lavoro al dipartimento di fisica consiste prevalentemente nello scrivere e mantenere un codice per lo studio di uno strumento noto come lente di Laue. L'aggieggio miracoloso sfrutta la diffrazione di raggi X da parte della struttura reticolare dei cristalli: deviando opportunamente i fotoni e' possibile concentrarli.

Oggi a Ferrara c'e' stata una riunione in cui molto mio lavoro e' stato presentato, ma non da me. Tralascio ulteriori spiacevoli approfondimenti sul tema e dico solo che la vita del precario e' triste e perigliosa: tanto lavoro e sofforenza, pochi soldi e gloria. Ma qualcun altro ci guadagna alle tue spalle...

Mi e' stato chiesto di preparare una presentazione per la riunione di oggi relativa agli effetti di inevitabili imperfezioni causate nell'assemblaggio dei cristalli.
Ah! questo mi e' stato chiesto Venerdi' alle due, cosa che mi ha obbligato a lavorare nel week-end. Il fatto che tutto questo lavoro sia stato tagliato perche' qualcun altro ha sforato con i tempi e' solo l'ennesima delusione della brillante carriera di un precario.
E' un peccato perche' questa volta tra gli uditori c'erano rappresentanti di tante aziende a cui mi sarei potuto rivolgere per trovare un lavoro. Purtroppo non mi e' stat data questa possibilita' e men che meno si e' sottolineato il fatto che certi risultati si sono potuti ottenere solo grazie al mio lavoro.

Beh! Se a qualcuno interessasse la presentazione e' questa.