Qualche volta, le opportunità cadono nei nostri giri quando meno ce lo aspettiamo. Un team di geometri del CERN, in collaborazione con l'Istituto di Fisica del Plasma di Praga (IPP), ha sviluppato un raggio laser pionieristico mentre lavorava su un sistema di allineamento particolarmente impegnativo. "Durante lo sviluppo del sistema di allineamento per l'acceleratore HIE-ISOLDE, abbiamo scoperto che il sistema che generava un raggio laser strutturato aveva proprietà ottiche sorprendenti", spiega Jean-Christophe Gayde (CERN, EN-SMM-ESA) e Miroslav Šulc (IPP), gli inventori del sistema. "Inizialmente non avevamo in programma di sviluppare un generatore per questo tipo di raggio laser, ma i risultati della nostra ricerca sono stati molto incoraggianti".

Proseguendo con il progetto "non pianificato", i due team hanno sviluppato il "raggio laser strutturato", che è estremamente innovativo in quanto produce fasci quasi non diffrattivi. L'asse centrale delle travi diverge pochissimo, anche su distanze di diverse centinaia di metri:200 metri dall'impianto, l'asse centrale del laser misura solo pochi millimetri di diametro, poco più di quando ha lasciato il generatore (vedi immagine 2). I sistemi disponibili sul mercato producono tali travi su una distanza di pochi metri.

Le sue eccezionali proprietà conferiscono al raggio laser strutturato il potenziale in molti campi, compresa la comunicazione, medicinale, fisica e, soprattutto, metrologia. "Al CERN, questo laser sarebbe uno strumento prezioso per allineare i magneti, grazie alla sua bassa divergenza centrale", dice Jean-Christophe Gayde. "E ha una caratteristica particolarmente notevole:in certe condizioni, il raggio si ricostruisce dopo aver incontrato un ostacolo. In altre parole, il suo alone può ricostruire la trave centrale dopo che ha superato l'ostacolo, in modo simile a una trave di Bessel."

Il raggio laser strutturato può essere prodotto da raggi laser sorgente in un'ampia gamma di lunghezze d'onda e la sua geometria può essere facilmente adattata (diametro della divergenza centrale, numero di cerchi nell'alone, eccetera.). Il generatore stesso può essere molto compatto (della dimensione di una scatola di fiammiferi) e regolabile, pur essendo abbastanza economico. "Abbiamo depositato una domanda di brevetto nel maggio 2018 e da allora siamo stati in trattativa con diversi potenziali clienti in Europa per stabilire collaborazioni", dice Amy Bilton, il Knowledge Transfer Officer (KTO) responsabile del progetto all'interno del Knowledge Transfer Group del CERN. "Gli studi sono in corso e sono necessari ulteriori test, ma il raggio laser strutturato potrebbe migliorare notevolmente alcune applicazioni che utilizzano fasci di luce, in particolare i raggi laser."