Laser CO2
I primi tentativi di riprodurre il volto sindonico tramite radiazione utilizzarono un laser CO2 che emette luce infrarossa (lunghezza d’onda λ = 10.6 μm, dove 1 μm = un milionesimo di metro) e hanno prodotto una immagine su un tessuto di lino simile a prima vista all’impronta del volto sindonico [Ferrero].
Tuttavia, l’analisi microscopica ha evidenziato una colorazione troppo profonda e molti fili di lino carbonizzati, caratteristiche incompatibili con l’immagine sindonica. Una delle cause della carbonizzazione dei fili osservati da Ferrero è la lunghezza d’onda infrarossa della radiazione emessa dal laser CO2. Infatti, la radiazione a λ = 10.6 μm eccita livelli energetici vibrazionali del materiale irraggiato, con conseguente rilascio di energia termica che riscalda istantaneamente la zona irraggiata del lino fino a carbonizzarla.
Al contrario, è noto che l’energia trasportata dalla radiazione a lunghezza d’onda corta (ultravioletto e lontano ultravioletto) agisce direttamente con i legami chimici del materiale irraggiato, senza riscaldare il materiale. Inoltre, tutti i materiali non metallici, incluso il lino, presentano un assorbimento che aumenta al diminuire della lunghezza d’onda della radiazione: di conseguenza, minore è la lunghezza d’onda della radiazione, più sottile è lo spessore del materiale che assorbe la stessa radiazione.
Con questi presupposti nel 2005 abbiamo considerato la radiazione ultravioletta (UV) come candidata in grado di ottenere due delle principali caratteristiche della immagine sindonica, ovvero un sottile spessore di colorazione e un processo di formazione dell’immagine a bassa temperatura. Dapprima abbiamo irraggiato stoffe di lino con due laser eccimeri XeCl (lunghezza d’onda di emissione λ = 0,308 μm, cioè 34 volte più breve di quella del laser dell’esperimento di Ferrero) che emettono impulsi di diversa durata, rispettivamente 120 nanosecondi e 33 nanosecondi a metà altezza (ricordiamo che 1 ns = un nanosecondo = un miliardesimo di secondo). I risultati di questi esperimenti sono descritti negli articoli Baldacchini 2006, Baldacchini 2008, Di Lazzaro 2009a.
L’analisi dei risultati ottenuti ci ha suggerito che per ottenere una colorazione più simile a quella della Sindone avremmo dovuto utilizzare una radiazione a lunghezza d’onda ancora più corta, nello spettro del lontano ultravioletto. La nostra scelta è stata di utilizzare il laser eccimero ArF che emette impulsi a λ = 0,193 μm e i risultati ottenuti (pubblicati negli articoli Di Lazzaro 2009b, Di Lazzaro 2010a, Di Lazzaro 2010b, Di Lazzaro 2010c, Di Lazzaro 2010d) saranno descritti nella seconda parte di questo contributo.