Un addio all'acceleratore di particelle che era il bambino di mio padre

La scorsa settimana i tecnici dell'Argonne National Laboratory hanno iniziato a smontare un acceleratore di particelle noto come Advanced Photon Source (APS), un anello di 1,1 chilometri di circonferenza che dal 1995 brilla come una delle fonti di raggi X più brillanti al mondo. Non è certo la fine per la struttura, che ogni anno serve quasi 6000 scienziati provenienti da una miriade di campi. Entro un anno, i lavoratori sostituiranno l'acceleratore di elettroni con uno nuovo che aumenterà l'intensità dei fasci di raggi X in uscita dall'APS di un fattore 500. Un'importante struttura scientifica verrà ringiovanita. Non è insolito.

A me personalmente, però, lo smantellamento dell'APS originale suscita forti emozioni. Mio padre, Yanglai Cho, era un fisico degli acceleratori che ha trascorso tutta la sua carriera all'Argonne, un laboratorio del Dipartimento dell'Energia (DOE) fuori Chicago. Quarant'anni fa, ha guidato il piccolo team che ha elaborato il progetto concettuale della macchina. Nella mia mente, era il suo bambino. Quando papà morì nel 2015 all'età di 82 anni, 4 anni dopo un ictus devastante, mi consolai pensando che continuasse a vivere in quell'acceleratore. Ora anche quello se ne andrà.

Ero un adolescente quando, all'inizio degli anni '80, mio ​​padre iniziò a riflettere sull'acceleratore. Lo amavo teneramente, ma, come fanno molte persone, ho avuto un rapporto complicato con mio padre. Potrebbe essere tirannico ed esigente, egocentrico e remoto. "Non mi interessa quello che fai, purché tu sia il migliore", diceva a me o a uno dei miei due fratelli e poi ci lasciava a dibatterci da soli. Allora, l'APS era questa cosa misteriosa che occupava il suo tempo e la sua mente.

Ho seguito mio padre nella fisica, ottenendo infine un dottorato di ricerca. Tuttavia, il mio percorso mi ha portato al giornalismo scientifico. Negli ultimi 20 anni ho scritto di molti grandi impianti scientifici, dai distruttori di atomi e rilevatori di onde gravitazionali ai laser a raggi X e alle sorgenti di neutroni. Non ho mai costruito nulla, ma ho imparato alcune cose su ciò che serve per creare queste macchine spesso sorprendenti. E questo mi ha aiutato a capire meglio mio padre.

"Era un fisico degli acceleratori superbo e visionario, e trasformò molte grandi macchine ad Argonne e altrove", dice un ex funzionario del DOE che è ancora consulente per l'agenzia e quindi ha chiesto di restare anonimo. "Era anche un collega e un insegnante meraviglioso." Avendo litigato con mio padre così tante volte, mi meraviglio di quest'ultima valutazione. Eppure, pensando al suo lavoro, ho imparato ad apprezzare come un immigrato sudcoreano con un forte accento e un carattere focoso potesse prosperare in un campo insolito ed esigente.

Come gli altri 70 sincrotroni a raggi X sparsi nel mondo, l'APS trasforma quello che era un fastidio in una potente risorsa per lo studio dei materiali. Accelera gli elettroni all'interno di un lungo tubo a vuoto ad alta energia e velocità prossima alla luce, mentre i magneti li guidano attorno all'anello. Il fascio di elettroni circolanti irradia raggi X, proprio come un panno umido fatto roteare sopra la testa lancia goccioline d'acqua. Quella radiazione di sincrotrone prosciuga l’energia degli elettroni, quindi quando gli acceleratori furono costruiti solo per esperimenti di fisica delle particelle, fu uno spreco inevitabile.

Negli anni '60, gli scienziati iniziarono a sottrarre la radiazione di raggi X dagli acceleratori di elettroni per studiare i materiali, ad esempio misurando i loro spettri di assorbimento. Le prime grandi fonti dedicate emersero nel decennio successivo. L’APS ha guidato un’ondata di fonti di terza generazione più grandi e ad alta energia, insieme all’impianto europeo di radiazione di sincrotrone (ESRF) a Grenoble, in Francia, e all’impianto SPring-8 a Hyogo, in Giappone. Rispetto alle fonti precedenti, la macchina Argonne ha prodotto fasci di elettroni più compatti che hanno generato raggi X molto più intensi. Si è inoltre spinto nel regime dei raggi X duri, quelli con lunghezze d'onda inferiori a 0,1 nanometri, che sono ideali per sondare la struttura su scala atomica di un materiale. Ripristinava i suoi elettroni non ogni 12 ore, ma ogni 30 secondi, mantenendo costante l’intensità dei raggi X.