Laser UV
Tutti i sistemi laser sono costituiti da un mezzo attivo, una sorgente di pompaggio e una cavità ottica. Nel caso dei laser eccimero, il mezzo attivo è una miscela di gas, pompata da una potente scarica elettrica che genera la cosiddetta inversione di popolazione e quindi l’emissione di luce ultravioletta (UV). Nei nostri esperimenti, gli impulsi di luce emessi dal laser eccimero vengono focalizzati da una lente fino a colpire un tessuto di lino fissato sopra una cornice. L’intensità degli impulsi laser (cioè l’energia per unità di tempo e per unità di superficie, incidente sui tessuti) può essere variata cambiando la superficie del lino che riceve l’impulso laser, in pratica avvicinando o allontanando il tessuto dalla lente che concentra la luce laser [Baldacchini 2008].
Quando abbiamo irraggiato le stoffe di lino con una sequenza di impulsi laser eccimero XeCl (lunghezza d’onda λ = 0,308 μm, energia laser 5 Joule/impulso, durata temporale di ciascun impulso 120 miliardesimi di secondo), non siamo riusciti ad ottenere alcuna colorazione. Infatti, i tessuti irraggiati ad alta intensità risultavano carbonizzati, mentre a minore intensità non presentavano alcuna modifica apprezzabile. Questo “fallimento” o mancanza di colorazione era già stata riscontrata da precedenti tentativi di colorazione di lino tramite laser eccimero effettuati anni prima presso i laboratori di Los Alamos [Rogers 2002, Rogers 2004].
Non ci siamo arresi, e abbiamo irraggiato i lini con la radiazione emessa da un altro laser eccimero XeCl che emette impulsi 4 volte più brevi ed una energia per impulso 12 volte minore rispetto al precedente laser. In questa nuova configurazione siamo riusciti ad ottenere una colorazione permanente del lino. I risultati di questo esperimento sono dettagliati negli articoli [Baldacchini 2006, Baldacchini 2008]. In sintesi, abbiamo dimostrato che la durata temporale degli impulsi laser è un parametro critico: per ottenere la colorazione del lino gli impulsi devono avere una durata minore di 50 miliardesimi di secondo, e siamo riusciti a trovare la combinazione di parametri laser (intensità, numero di impulsi, frequenza di ripetizione) più adatta a colorare il lino.
Tuttavia, la tonalità della colorazione (marrone scuro o chiaro, a seconda dell’intensità laser e del numero di colpi) risultava più scura del giallo-seppia della immagine sindonica, e la profondità della colorazione nei fili di lino era maggiore dei 0,2 μm delle fibrille di immagine della Sindone [Fanti 2010a].