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Microelettronica e globalizzazione: luci smaglianti sui semiconduttori

adminupto3 mesi ago3 mesi ago06 mins

a cura di Alessandro Paccagnella In questo mese di luglio 2025, per la prima volta un’azienda ha superato i 4000 miliardi di dollari US di capitalizzazione, che è poi il prodotto del numero di azioni per il valore di mercato della singola azione: si tratta di Nvidia, azienda californiana nota per la progettazione di processori e in particolare di GPU (Graphic Processing Unit) Le GPU sono dei circuiti integrati (chip) su silicio, mattoni costitutivi di grandi centri di elaborazione, o data center, che hanno a loro volta consentito il grande avanzamento dell’Intelligenza Artificiale (I.A.), in particolare la I.A. generativa. Se sfogliamo l’elenco delle prime 10 società per capitalizzazione nel mondo, oltre Nvidia troviamo anche altre aziende che producono semiconduttori: Broadcom (US, ottava) e TSMC (Taiwan, nona), con più di 1000 miliardi di dollari US di capitalizzazione a testa. Per un puro confronto numerico, ma anche per farsi un’idea del peso globale – economico e politico – di queste aziende, il PIL italiano del 2024 è stato di circa 2400 miliardi di dollari. Se per ora Nvidia detiene il quasi monopolio nella progettazione dei chip per applicazioni I.A., la produzione fisica dei chip su wafer di silicio è delegata quasi in toto a TSMC, che ha il controllo delle tecnologie per la produzione di microchip di silicio con il suo processo a 3nm – anche qui si tratta di un regime quasi monopolistico a livello globale. Monopolio che sarà ulteriormente rafforzato dall’inizio imminente della produzione di massa di chip realizzati nel nodo a 2nm, il più avanzato a livello globale che utilizza anche transistor innovativi, i cosiddetti Gate All Around (GAA), con un processo di produzione ancora più sfidante e complesso. Tornando alla capitalizzazione delle aziende, se estendiamo la nostra ricerca ad aziende che hanno da poco iniziato a sviluppare e produrre chip, soprattutto per cercare di rendersi autonomi da Nvidia nelle applicazioni in campo I.A., troviamo fra le prime dieci anche nomi noti al grande pubblico, ovvero Microsoft (seconda), Apple (terza), Amazon (quarta), Alphabet (Google, quinta), e Meta (Facebook, sesta). Il mondo dell’economia e della finanza appare quindi fortemente agganciato allo sviluppo e alla realizzazione di chip su silicio, soprattutto per il mondo I.A., in una prospettiva di crescita del mercato mondiale dei semiconduttori che potrebbe toccare il nuovo record storico di 700 miliardi di dollari US nel 2025, con una crescita attesa del 12% rispetto al 2024. Il fatto è di per sé dirompente nel panorama economico e finanziario globale: mai si era realizzata una presenza così importante e massiccia dell’industria dei semiconduttori, con un’azione di traino del mercato. Questa contingenza estremamente favorevole all’ambito dei semiconduttori si accompagna peraltro a un radicale cambiamento di rotta geopolitica, generato in conseguenza della pandemia Covid, durante la quale si è verificata una inattesa e prolungata mancanza di chip sul mercato mondiale, con un impatto fortissimo sulla vita e sull’economia delle nazioni. Non ne vedremo qui le cause e le manifestazioni che pure abbiamo vissuto spesso di persona (per esempio, mesi e mesi di attesa per la consegna di un’automobile per la mancanza di chip), ma le conseguenze: i governi occidentali hanno compreso, con qualche anno (se non lustro) di ritardo rispetto a Cina, Sud Corea, Singapore e Taiwan, che i chip su semiconduttore non sono una commodity da acquistare dove costa meno nel mercato globalizzato, o un prodotto come un altro del mondo delle ICT; sono un componente strategico, non meno importante del petrolio per l’energia, la cui filiera di approvigionamento va accuratamente sorvegliata e, per quanto possibile, tenuta e coltivata entro i confini domestici o quelli di paesi alleati. Con una fondamentale differenza: se il petrolio può essere estratto solamente ove la geologia terrestre lo ha confinato, le fabbriche di chip sono realizzate ove l’intelligenza degli imprenditori e adeguati supporti governativi le fanno insediare e crescere. La rilevanza davvero strategica dei semiconduttori nella geopolitica è stata plasticamente sottolineata il 15 settembre 2021 – in piena crisi di approvigionamento di chip durante la pandemia – dall’allora Commissario Europeo per il mercato interno, Thierry Breton, che dichiarava (mia traduzione): “I semiconduttori sono al centro di forti interessi geostrategici e al centro della corsa tecnologica globale. Le superpotenze mirano ad assicurarsi la fornitura dei chip più avanzati, consapevoli che ciò condizionerà la loro capacità di agire (militarmente, economicamente, industrialmente) e di guidare la trasformazione digitale.” A livello europeo, statunitense, giapponese, i governi hanno così intrapreso una varietà di politiche e azioni di supporto e di reshoring delle aziende di semiconduttori, per (ri)acquisirne un controllo di filiera almeno parziale; a titolo di esempio ricordiamo lo European Chips act, annunciato a febbraio 2022 e in via di attuazione dal 2023, o il quasi contemporaneo Chips for America act dell’amministrazione Biden. Meglio tardi che mai: questo obiettivo era stato bene identificato e formalizzato già nel giugno del 2014 dalla Repubblica Popolare Cinese. In quel mese il Consiglio di Stato cinese (leggi governo) dava vita a un programma per lo sviluppo dell’industria nazionale dei circuiti integrati, sottolineando come i circuiti integrati (chip) siano alla base delle tecnologie dell’informazione e della comunicazione (ICT) e siano un’industria strategica, fondamentale e di guida per supportare lo sviluppo sociale ed economico e la sicurezza della nazione. Questa consapevolezza si è estesa in tempi più recenti non solo al mondo occidentale, ma anche ad altri paesi i cui governi – fra gli altri, quelli indiano, russo, vietnamita, e financo nord-coreano – stanno attivamente promuovendo l’insediamento in loco di aziende della filiera microelettronica. Siamo dunque in una fase in cui a livello politico internazionale si è – finalmente – compreso il ruolo strategico dei semiconduttori, anche come strumento di realizzazione della politica di potenza e di confronto, e non più di collaborazione e di apertura, che caratterizza questo periodo di post-globalizzazione nella storia del mondo, con conseguenze che leggiamo sui media giornalmente: reshoring della produzione, embargo di alcuni prodotti e tecnologie europee e statunitensi, in particolare nei confronti della Repubblica Popolare Cinese, sviluppo delle filiere di produzione locali. La politica dei dazi annunciata…

Il CSC collabora con l’artista Anna Piratti. Nasce NULLA È COME SEMBRA

adminupto3 mesi ago3 mesi ago03 mins

L’arte incontra la scienza: collaborazione tra un’artista e il Centro di Sonologia Computazionale dell’Università di Padova. Ieri, giovedì 17 luglio, nel Palazzo Papafava di via Marsala a Padova l’artista Anna Piratti, Sergio Canazza, Direttore del Centro di Sonologia Computazionale del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Padova, Alessandro Fiordelmondo, CSC, e Cinzia Simioni, Di Architettura, hanno presentato la residenza artistica frutto della loro collaborazione e volta a creare un’opera capace di fondere arte visiva e tecnologia in tempo reale. A partire dal 2020, l’artista Anna Piratti ha avviato la ricerca artistica Nulla È Come Sembra, un progetto che indaga la trasformazione percettiva attraverso opere su tela arricchite da elementi cartacei in rilievo. Leggeri, opachi, e capaci di interagire con la luce, questi inserti generano un’esperienza visiva mutevole, dove ciò che si vede dipende dal punto di osservazione e dalle condizioni ambientali. L’invito è chiaro: abbandonare lo sguardo passivo per esplorare l’opera in modo attivo e dinamico. La ricerca, ieri, si è arricchita di una nuova fase la cui protagonista è stata una superficie di tarlatana, una garza di 220 cm di larghezza e 300 cm di lunghezza – porzione di un’opera potenzialmente infinita – priva di telaio, che rompe la bidimensionalità instaurando un dialogo diretto con lo spazio e con il pubblico. Grazie all’impiego di un sistema di motion capture sviluppato dal Centro di Sonologia Computazionale, lo spettatore viene coinvolto in un’interazione delicata e su misura: la sola presenza fisica modifica l’esperienza dell’opera, attivando reazioni visive e sonore. L’obiettivo della collaborazione tra Anna Piratti e il Centro di Sonologia Computazionale è quello di mettere in scena una sintesi tra linguaggi e saperi, sperimentando come strumenti contemporanei possano dialogare con materiali antichi e carichi di memoria. Una riflessione poetica e scientifica sulla percezione e sull’invisibile, capace di aprire nuove prospettive nell’ambito della ricerca artistica contemporanea. Nullaecomesembra_Piratti_CSC-06 Nullaecomesembra_Piratti_CSC-01 Nullaecomesembra_Piratti_CSC-15 Nullaecomesembra_Piratti_CSC-14 «Cerco connessioni tra le discipline e chi le pratica, sotto un unico registro poetico in cui scienza, tecnologia e spazialità si intrecciano. Qui il dialogo con la tecnologia – dice Anna Piratti – diventa il mezzo per rendere visibili alcuni tratti di quella relazione profonda che, in modo misterioso, lega sempre chi guarda all’opera, e viceversa». «L’intreccio tra arte e ingegneria dell’informazione è al centro delle ricerche del CSC, che da sempre propone soluzioni ingegneristiche creative per problemi artistici unici, allargando in questo modo i confini sia dell’arte sia della tecnologia. Il lavoro con Anna Piratti è particolarmente interessante per il CSC – sottolinea Sergio Canazza, Direttore del Centro di Sonologia Computazionale del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Padova e Amministratore unico di Audio Innova srl – perché non è una semplice applicazione esemplificativa di una nuova tecnologia, ma offre nuove espressioni artistiche e sperimentazioni scientifiche basate sul dialogo continuo tra artista e ricercatori. Adattando l’installazione artistica di Anna in tempo reale alle azioni degli spettatori, creiamo un’esperienza immersiva che sfuma i confini tra mondo fisico e digitale, rendendo l’arte più inclusiva attraverso interfacce innovative». Nulla È Come Sembra diventa così un’esortazione al dialogo, un esempio di come la trasversalità tra scienza, tecnologia e arte possa generare nuovi spazi di esperienza.

Sostenibilità Intelligente

adminupto11 mesi ago9 mesi ago02 mins

Sfide e prospettive per le tecnologie green del futuro Il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione invita la cittadinanza e le associazioni ad approfondire il tema della Sostenibilità Intelligente, un approccio innovativo alla sostenibilità che integra tecnologie avanzate, dati e soluzioni intelligenti per affrontare il cambiamento climatico, la produzione di energia e la tutela dell’ambiente. L’evento, dal Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione (DEI) dell’Università di Padova, si terrà presso il Palazzo della Salute, in via San Francesco 90, venerdì 29 novembre 2024 dalle 16:00. Interverranno gli esperti del mondo accademico e dell’industria, illustrando le sfide e le opportunità per le tecnologie green del futuro. Ma la Sostenibilità Intelligente non si limita a considerare solamente la tecnologia: include anche un modo critico e creativo di affrontare i problemi, valorizzando la collaborazione tra persone, aziende e istituzioni per sviluppare soluzioni condivise e vantaggiose per la collettività. Per questo all’evento saranno presenti anche interventi del Comune di Padova, delle associazioni studentesche e del nostro territorio. Durante la tavola rotonda, i partecipanti dialogheranno sui cambiamenti climatici e il ruolo dell’intelligenza (umana e tecnologica) per un futuro sostenibile, raccontandoci storie di buone pratiche e condividendo riflessioni sulla sostenibilità, una tematica fondamentale per il futuro del nostro pianeta. Un aperitivo di networking con tutti i presenti concluderà l’evento. Il programma completo e maggiori informazioni sull’evento sono disponibili a questo link. Scopri di più e prenota il tuo posto Info: SEDE: Palazzo della Ragione, Via San Francesco 90 – Padova ORARIO: 16:00 EVENTO GRATUITO SU PRENOTAZIONE(link di prenotazione)

The UniPD-DEI Team got the 2nd place at theBosch Future Mobility

adminupto1 anno ago9 mesi ago01 mins

The UniPD-DEI Team has participated on the 19th of May to finals of the Bosch Future Mobility Challenge (https://boschfuturemobility.com/) in Cluj-Napoca (Romania), international competition supported by IEEE on autonomous driving for 1:10 scale vehicles, obtaining a well deserved second place.The team members are the CSE Master students Matheus Henrique Ferreira Moura (team leader), Eugen Hulub, Jonathan Yepez,Mehmet Can Eroglu and Aaron Prevedello, under the supervision of Profs. Mattia Bruschetta, Angelo Cenedese, Alessandro Beghi and the Ph.D. candidate Matteo Cederle.

Hiroshi Amano, inventore del LED, alla GaN Marathon 2024

adminupto1 anno ago1 anno ago03 mins

Il Nobel che ha illuminato il mondo parla del silicio del futuro Il GaN è un semiconduttore composto dalla combinazione degli elementi chimici azoto e gallio che può garantire alte prestazioni senza produrre eccessivo calore, un mix ideale per i carica-batterie, l’auto elettrica e gli impianti fotovoltaici, visto che consente un corposo passaggio di elettricità con un ingombro limitato. Lunedì 10 giugno alle ore 9.30 all’Hotel Due Torri di piazza Sant’Anastasia 4 a Verona il premio Nobel Hiroshi Amano della Nagoya University aprirà il convegno GaN Marathon 2024 – organizzato con il patrocinio del Comune di Verona, Università di Padova e del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Ateneo – con una relazione dal titolo “Vertical devices on bulk nitride substrates”. Il convegno – da lunedì 10 a mercoledì 12 giugno e presieduto da Matteo Meneghini, Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Padova – vuole approfondire gli usi nel futuro di questo materiale innovativo che potrà essere usato come alternativa al silicio per la realizzazione di sistemi efficienti: diversi settori ne beneficeranno, dal fotovoltaico all’auto elettrica, dalle comunicazioni wireless fino all’internet ad alta velocità. «Utilizzare il GaN permetterà di ridurre le emissioni di CO2 a livello globale; il nostro Ateneo ha da sempre giocato un ruolo fondamentale nello studio di materiali innovativi – commenta Matteo Meneghini, general chair della conferenza –. La collaborazione con il Premio Nobel Amano ha avuto importanti ricadute in termini di innovazione scientifica e visibilità». «Industrie e centri di ricerca si incontreranno per tre giorni in Italia, per discutere delle più importanti novità relative allo sviluppo del nitruro di gallio. Lo studio di questo materiale – sottolinea Enrico Zanoni, che nel 2016 ha organizzato la prima edizione del convegno – avrà importanti ricadute sia a livello scientifico sia occupazionale». «Il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione – conclude Gaudenzio Meneghesso, direttore del Dipartimento – è da sempre attivo nello sviluppo di tecnologie “green” che possano rendere più efficiente la produzione e la conversione dell’energia». Efficienza energetica e sostenibilità sono parole fondamentali, in un periodo di cambiamenti climatici e fluttuazioni del costo dell’energia. La maggior parte dei sistemi che usiamo quotidianamente, dall’auto allo smartphone, dalla lavatrice agli aeroplani, basano il loro funzionamento su complessi sistemi elettronici, basati sul silicio, un materiale altamente disponibile in natura. Tuttavia il costo energetico della tecnologia è esorbitante: si pensi che internet, da sola, consuma il 10% dell’energia elettrica mondiale. Sarebbe possibile realizzare sistemi più efficienti? Vi sono valide alternative? Sarà una vera maratona scientifica, per questo la conferenza è chiamata “GaN Marathon”: interventi di ricercatori di spicco si susseguiranno con un rapido ritmo, per garantire la massima diffusione dei risultati scientifici. Per tutte le informazioni sito web ufficiale.

E se internet passasse tra le stelle?

adminupto2 anni ago2 anni ago01 mins

Progredire con la scienza e la tecnica è – anche – una questione di equità. A oggi ci sono ancora 3 miliardi di persone che non possono avere accesso a Internet, localizzate soprattutto in Africa Centrale e nel Sud Est Asiatico, ma anche in Italia ci sono aree in cui la linea veloce, per esempio, è preclusa o situazioni di particolare affollamento in cui la connessione può risultare impossibile. Per come gira il mondo, questo divario costituisce una vera e propria limitazione e, a tratti, una discriminazione, con conseguenze tangibili. Quale può essere la soluzione? Il 6G (ebbene sì: dopo il 4 e il 5 verrà anche il 6!), oltre a rendere più performante l’industria, a indirizzarci verso le auto a guida autonoma, ci permette di ricorrere a reti non terrestri, che hanno, cioè, elementi posizionati… in cielo. Ce lo racconta Marco Giordani, ricercatore del gruppo SigNet del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione. Ascoltalo qui sotto! https://youtu.be/ZWpD0lvKJ4w

Beethoven riscritto dall’AI?

adminupto2 anni ago2 anni ago07 mins

Il CSC del DEI: un intreccio di saperi tra l’ingegneria dell’informazione e la musica di Sergio Canazza La creatività è una delle risorse principali dell’economia della conoscenza, quella che dà l’accesso al cambiamento tecnologico e conferisce vantaggio competitivo alle aziende e ai paesi. Tutti gli aspetti della creatività sono intrecciati tra loro. In ambito artistico implica immaginazione e capacità di generare idee originali e nuovi modelli del mondo e viene espressa utilizzando i diversi media di cui si occupa l’ingegneria dell’informazione: testo, suono, immagini statiche e video. La creatività scientifica sottintende conoscenza del metodo sperimentale e capacità di utilizzare metodologie analitiche proprie del problem-solving. In campo economico la creatività è un processo dinamico finalizzato all’innovazione tecnologica, che deve portare a nuovi modelli di business e marketing. L’Industria Creativa costituisce un settore dinamico nel commercio globale, usa il capitale intellettuale come risorsa primaria ed è costituita da un insieme di attività basate sulla conoscenza, promuovendo innovazione e contribuendo al well-being della società. Come riportato dalla United Nations Conference on Trade and Development (UNCTAD) delle Nazioni Unite, le industrie creative danno un contributo molto significativo al commercio internazionale. Le esportazioni mondiali di beni creativi sono aumentate da 208 miliardi di dollari (2002) a 524 miliardi di dollari (2020). Dal 2007, l’Asia è il più grande esportatore di beni creativi (308 miliardi di dollari nel 2020), seguita dall’Europa (169 miliardi di dollari) e dal Nord America (37 miliardi di dollari). È evidente quindi l’importanza di rafforzare legami intersettoriali per la costituzione di una classe creativa, composta da lavoratori della conoscenza, scienziati e artisti, la cui presenza può generare un dinamismo economico, sociale e culturale, attraverso un circolo virtuoso di interdipendenze tra gruppi, reti e distretti creativi, che orientano lo sviluppo economico, l’urbanesimo, il commercio internazionale, le relazioni professionali e industriali, la mobilità geografica delle persone. La musica è sempre stata un fattore trainante per l’Industria Creativa. Dalla seconda metà del Novecento la musica ha radicalmente trasformato il proprio linguaggio, legandosi profondamente all’ingegneria. I paradigmi scientifici sono divenuti motivi ispiratori di nuovi sistemi compositivi. La possibilità di realizzare pienamente la propria creatività non può prescindere dallo sviluppo e dall’utilizzo di nuovi mezzi tecnici: il linguaggio musicale è stato interamente rifondato sullo studio scientifico del suono. Negli anni 1950 la tecnologia di analisi e sintesi del suono ha prodotto una rivoluzione sostanziale nel pensiero musicale: si è passati dall’organizzazione del suono alla costruzione del segnale audio attraverso la sintesi. Le applicazioni dell’elettronica in campo musicale alla fine degli anni 1960, oltre ad apportare evidenti miglioramenti nella miniaturizzazione e portabilità degli strumenti tecnologici, hanno introdotto il concetto di modularità. Negli anni Sessanta il live-electronics (elaborazione in tempo reale di segnali audio: voce e strumenti musicali acustici) e gli strumenti musicali elettronici controllati elettronicamente hanno contribuito a rendere familiare a molti compositori il sostanziale cambiamento di paradigma maturato in ambito scientifico. L’informatica ha costituito la base concettuale/metodologica e fornito strumenti hardware e software per produrre, modellare e comprendere la musica nei suoi vari aspetti. La possibilità di registrare la musica e lo sviluppo dei supporti sonori hanno influenzato in modo determinante l’evoluzione dei diversi generi musicali. Il nostro Dipartimento ha una lunga e gloriosa tradizione nell’ICT all’interno del dominio musicale. L’intreccio tra ingegneria e musica all’Università degli Studi di Padova inizia nel 1957, con lo sviluppo dell’organo musicale fotoelettrico da parte di Giovanni Battista Debiasi (brevetto italiano per invenzione industriale n. 579292, ottobre 1957). L’attività di ricerca del laboratorio di Debiasi (dal 1979: Centro di Sonologia Computazionale, CSC) ha sempre goduto di un’impostazione interdisciplinare: l’ingegneria dell’informazione convive con le competenze specificamente culturali della composizione musicale elettronica. Tra le maggiori opere musicali della seconda metà del Novecento di cui il CSC ha realizzato la parte informatica citiamo almeno: Prometeo. Tragedia dell’ascolto (Luigi Nono, 1984), che riallestiremo nel luogo per cui era stata concepita e dove si tenne la prima esecuzione (Chiesa di San Lorenzo, ora Ocean Space TBA21-Academy, Venezia) il 26-27-28-29 gennaio 2024; Perseo e Andromeda (Salvatore Sciarrino, 1981), riportata in concerto lo scorso ottobre alla Sagra Musicale Malatestiana; Medea (Adriano Guarnieri, 2002). L’evoluzione tecnologica ha recentemente portato il CSC a includere nelle sue aree di ricerca anche l’intelligenza artificiale applicata alla musica, sia in senso generativo, come aiuto alla composizione e/o per l’esecuzione automatica espressiva, sia nel campo della conservazione dei documenti sonori. Lo scorso 13 ottobre è stato trasmesso per Rai Radio 3 (in onda dal Teatro Comunale di Bolzano) un particolarissimo concerto in cui musica e informatica si sono intrecciate in modo innovativo. L’orchestra Haydn diretta dal Maestro Ottavio Dantone ha interpretato la Sinfonia n.95 di Haydn e la Quarta di Beethoven per dare poi spazio a musica creata con l’ausilio dell’intelligenza artificiale dal CSC. AI Ludwig van…? è il titolo dell’opera in cui la Sinfonia beethoveniana è stata reinterpretata e rivisitata con tecniche di elaborazione dei segnali audio in tempo reale e con l’apporto dell’intelligenza artificiale (software originale sviluppato dal CSC dal dottorando Alessandro Fiordelmondo, su progetto di Alvise Vidolin e Sergio Canazza). Quindi suoni acustici e segnali audio amplificati. Sugli applausi alla Sinfonia “ufficiale” è partito un pedale (un suono tenuto), che si è sviluppato nella rivisitazione della sinfonia beethoveniana a opera del sistema di intelligenza artificiale, che ha elaborato quanto aveva prima “ascoltato”. I musicisti dell’orchestra hanno eseguito brevi interventi, a segnare i passaggi tra i 4 movimenti. La struttura è stata mantenuta, ma per una durata inferiore, di circa 15 minuti. Il sistema di Intelligenza Artificiale è stato addestrato al linguaggio beethoveniano sia attraverso le partiture delle nove sinfonie (per apprendere i ritmi e le altezze del linguaggio beethoveniano), sia utilizzando registrazioni audio di diverse versioni della Quarta Sinfonia (costruendo quindi una propria originale mappa timbrica). La musica è stata generata dall’associazione dei ritmi della prima rete neurale con i timbri generati dalla seconda mappa neurale, realizzando una sorta di Klangfarbenmelodie, quindi una melodia di timbri che rielabora la Quarta di Beethoven. Questo concerto, al di là del promettente esito artistico e del suo successo di pubblico, vuole anche farsi…

Il dominio degli attosecondi

adminupto2 anni ago2 anni ago05 mins

di Paolo Villoresi I premi Nobel 2023 sono andati a tre scienziati, Pierre Agostini, Ferenc Krausz e Anne L’Huillier, e che hanno contribuito ad affermare il dominio degli attosecondi nel più ampio contesto degli impulsi elettromagnetici e in generale dei fenomeni transitori artificiali. Un atto secondo equivale a 1.000.000.000º di miliardesimo di secondo. La durata di un attosecondo, quindi, è assai lontana da quella che i nostri sensi percepiscono, e infatti si riferisce alla scala dei processi del microcosmo. Come esempio, considerando il moto di un elettrone intorno al nucleo dell’atomo più semplice, l’idrogeno, e sulla base dell’energia di legame si può ricavare che l’equivalente del periodo di rotazione, ossia un’orbita classica, a una durata dell’ordine di 150 attosecondi. La capacità di generare impulsi in questa scala temporale quindi conferisce la possibilità di studiare o di controllare la dinamica intrinseca degli elettroni. In questo modo la nostra capacità di analisi evolve da un’osservazione solo dei valori medi e, in linguaggio tecnico, delle larghezze spettrali delle righe spettroscopiche allo studio dell’evoluzione nel dominio del tempo. Per comprendere questa possibilità possiamo pensare ad un altalena e a nostro desiderio di spingere una persona in modo che possa aumentare le ampiezza dell’oscillazione: affinché la nostra spinta sia efficace questa deve avvenire per un tempo inferiore al periodo di oscillazione, altrimenti bloccheremo l’altalena, e deve essere data anche al momento giusto, con la corretta fase rispetto all’oscillazione. In caso contrario otterremo una decelerazione al posto di una accelerazione. Da questo esempio ricaviamo la necessità di poter generare e utilizzare impulsi della durata di decine o poche centinaia di attosecondi e di poter anche controllare con precisione l’istante di interazione. La tecnica che si è sviluppata per generare e poi misurare questi impulsi si basa sull’interazione di impulsi laser nel vicino infrarosso, come ad esempio i laser a Titanio in zaffiro operanti in agganciamento di modi con lunghezza d’onda centrale di 800 nm. L’uscita di questi laser viene compresa temporalmente con delle tecniche che permettono di arrivare ad un impulso di pochi femtosecondi, ossia 1.000.000º di miliardesimo di secondo. un femtosecondo corrisponde quindi a 1000 attosecondi. Il metodo principale si basa sull’invenzione del professor Orazio Svelto e collaboratori del politecnico di Milano ed è chiamata auto modulazione di fase in fibra cava. Data la brevità dell’impulso, la potenza istantanea assume valori molto elevati, dell’ordine di 1013 W per centimetro quadrato. Questi impulsi, focalizzati in un getto di gas, tipicamente argon o neon, sono tali da indurre una ionizzazione ottica degli atomi, ossia gli elettroni vengono strappati dal nucleo e accelerati nel campo dell’laser. Come ha spiegato lo scienziato canadese Paul Corkum, una possibile evoluzione del moto dell’elettrone consiste nella sua ricombinazione con lo ione del quale proviene, con la conseguente emissione di luce, ossia di un fotone, al quale è conferita molta energia: sia il potenziale ionizzazione che l’energia cinetica conferita nell’accelerazione. In questo modo l’interazione del laser infrarosso con il gas permette di convertire la radiazione dall’infrarosso all’ultravioletto, fino anche alla regione chiamata extreme-ultraviolet, corrispondenti a lunghezze d’onda dell’ordine di poche decine di nanometri. Per ottenere impulsi della durata di pochi decine di attosecondi è necessario comprimere temporalmente la radiazione generata, utilizzando dei dispositivi chiamati compressori ultravioletti. E i tre premiati con il Nobel hanno operato le loro scoperte in Europa tra la fine degli anni 80 e la prima decade di questo secolo. È interessante osservare che i loro contributi hanno avuto luogo in una comunità ristretta ma molto dinamica e determinata. infatti nell’ambito di progetti europei di ricerca e anche di progetti di formazione dottorale di tipo Marie Curie, diversi laboratori di ricerca europei hanno unito le loro diverse competenze allo sforzo di risolvere i problemi nella generazione e nella misura di questo tipo di impulsi. in particolare, la professoressa Anne L’Huillier è stata la coordinatrice del primo dei due network Marie Curie, dal promettente nome Atto, in cui si è rafforzata questa comunità e che è durato da 2000 al 2004. L’Italia ha partecipato a queste ricerche, oltre che a questi network con un team composto dal politecnico di Milano, l’Università di Padova e il CNR Istituto di fotonica e nanotecnologie. In Italia sono stati compiuti passi importanti come lo sviluppo di sistemi ottici nel dominio dell’estremo ultravioletto particolarmente adatti alla generazione e misura degli impulsi ad atto secondi da parte patavina e naturalmente allo sfruttamento delle sorgenti laser ultra veloci ideate al Politecnico di Milano, oltre a unire le forze per la comprensione teorica e ad effettuare gli esperimenti. questa collaborazione, estesa anche all’Università Federico II di Napoli ci ha permesso di ottenere nel 2006 un risultato di particolare rilevanza: la generazione di un impulso isolato della durata di 130 atto secondi. per la prima volta si è scesi al di sotto del tempo di riferimento dell’orbita classica dell’elettrone nell’atomo di idrogeno. Questo è costituito il record mondiale dell’evento artificiale più breve, che è durato circa due anni e mezzo. Le applicazioni di queste tecniche sono continuate in Italia e in collaborazione con molti gruppi. L’attuale limite è stato ridotto, perfezionando le tecniche sopra descritte fino al record attuale di 43 attosecondi.