Colorazione del lino
Microfotografie di sezioni di fili di lino rispettivamente colorati da irraggiamento laser VUV (a) e UV (b) con gli impulsi laser incidenti “dall’alto” rispetto alle foto. La differente profondità di colorazione nei due casi è evidente: mentre nella foto a) gli impulsi laser VUV colorano una piccola parte superficiale del filo, corrispondente ad alcune fibrille in alto, nella foto b) gli impulsi laser UV colorano quasi tutta la sezione del filo . Entrambi i fili hanno un diametro medio di 0,3 mm. Foto tratta dall’articolo [Di Lazzaro 2010b].
La tonalità della colorazione del lino irraggiato con luce VUV varia continuamente dal giallo-chiaro al giallo-seppia all’aumentare di IT. In altre parole, è possibile aggiustare il valore di RGB semplicemente variando la intensità laser totale, ad esempio tramite il numero degli impulsi laser.
Per quanto riguarda lo spessore della colorazione, le microfotografie (un esempio è mostrato nella figura 2a) mostrano spessori colorati compresi tra 7 μm e 26 μm nei fili irraggiati con differenti intensità totali IT [Di Lazzaro 2010b]. Si tratta di un intervallo di profondità di colorazione da 11 a 3 volte più sottile della profondità raggiunta dagli impulsi a λ = 0,308 μm [Baldacchini 2008] vedi figura 2b.
Questa evidenza sperimentale conferma che una minore lunghezza d’onda della radiazione laser produce una colorazione più superficiale. Poiché i fili del nostro tessuto di lino hanno un diametro medio di 0,3 mm, deduciamo che la luce laser a λ = 0,193 μm penetra dal 2% al 9% del diametro del filo di lino a seconda delle specifiche condizioni di irraggiamento. Abbiamo analizzato al microscopio un migliaio di fibrille su un totale di circa mezzo milione di fibrille irraggiate. Tra queste, ne abbiamo trovata una che mostra la parte interna (medulla) incolore (vedi foto negli articoli Di Lazzaro 2010a, Di Lazzaro 2010b), e in questo caso la colorazione interessa solo la pellicola più esterna della stessa fibrilla, la parete primaria cellulare, che ha uno spessore di circa 0,2 μm. Questo risultato si avvicina alla profondità di colorazione della immagine sindonica misurata nell’articolo [Fanti 2010a].
Tessuto di lino dopo irraggiamento laser ad di sotto della soglia di colorazione. Il taglio divide a metà la zona irraggiata. 1) Area irraggiata e sottoposta a riscaldamento. 2) Area irraggiata non sottoposta a riscaldamento. 3) Area non irraggiata. Foto tratta dall’articolo [Di Lazzaro 2010b].
Il processo di invecchiamento (e conseguente disidratazione) può provocare una colorazione dei fili nella sola area irraggiata dalla luce laser anche quando non appare nessuna colorazione subito dopo l’irraggiamento. In altre parole, è possibile ottenere una colorazione latente, che si manifesta uno o più anni dopo l’irraggiamento. Abbiamo tagliato a metà una porzione di lino già irraggiata con IT = 1400 MW/cm2, cioè sotto la soglia di colorazione, (il lino irraggiato non appare colorato). Abbiamo quindi scaldato una delle due parti con un ferro da stiro alla temperatura di 190 °C per 10 secondi, e una colorazione appare subito dopo il riscaldamento nella sola area irraggiata dal laser. La figura 3 mostra che il processo di riscaldamento (che simula invecchiamento) colora solamente l’area irraggiata sotto soglia e non colora le zone non irraggiate.
Abbiamo ottenuto risultati analoghi a quello della figura 3 anche utilizzando luce UV, verificando che la colorazione latente appare dopo un invecchiamento naturale di oltre un anno, mantenendo il lino irraggiato sotto soglia (non colorato) in un cassetto al buio [Baldacchini 2008]. L’importanza di questi risultati di colorazione latente è duplice. Da una parte c’è l’interesse scientifico di un doppio meccanismo sinergico di colorazione (la luce UV e VUV che spezza alcuni legami chimici favorendo l’effetto ossidante e disidratante del calore). D’altra parte c’è l’interesse degli storici, attratti dalla possibilità che l’immagine sulla Sindone possa essersi manifestata e resa visibile a distanza di tempo (anni) dal momento in cui si è formata la stessa immagine