Happy birthday, big scary laser!

Un arma elegante, per tempi più civilizzati”. Moltissimi tra voi riconosceranno in questa citazione la descrizione che Obi-Wan Kenobi dà della spada laser, l’arma distintiva di ogni Jedi che si rispetti. Da sempre la fantascienza ha infatti nelle armi energetiche uno dei suoi maggiori cliché. Cannoni laser, blasters, disgregatori, hanno tutti in comune il fatto di espellere energia sotto forma di luce estremamente intensa, piuttosto che con un proiettile fisico. Oggi il laser (che ha appena compiuto 50 anni… Auguri!) trova innumerevoli applicazioni nei più svariati campi, in nessuno dei quali viene – per fortuna, aggiungo io – utilizzato come arma (anche se ci sono sperimentazioni in questa direzione da parte dei soliti americanoni) . Oggi voglio approfittare di questo compleanno per raccontarvi un po’ come funziona il dispositivo che ha permesso l’avvento di CD, DVD e Bluray vari, oltre a essere oramai uno degli strumenti fondamentali nella ricerca fisica, chimica e biologica.

ALTRO CHE PERDENTE

scarylaser

Laser è un acronimo che sta per Light Amplification by Stimulated Emission of Radiaton, ovvero “amplificazione della luce tramite emissione stimolata di radiazione”. In origine doveva chiamarsi Loser (perdente in inglese), con oscillation al posto di amplification, ma potete ben immaginare come un simile acronimo rischiasse di azzoppare in partenza l’apparecchio. Tecnicamente si tratta di una sorgente di onde elettromagnetiche coerenti altamente direzionali e monocromatiche. Il significato di questi termini sarà chiaro a breve, per adesso sappiate che tutto nasce da una teoria enunciata da Einstein (il caro vecchio Albert avrebbe dovuto prenderne 10 di premi Nobel, talmente tanti sono i suoi contributi alla fisica moderna) riguardo i fenomeni che regolano l’assorbimento e l’emissione dell’energia da parte degli atomi, e che pone la base riguardo la natura quantizzata dei livelli energetici. Senza scendere troppo nel tecnico, gli elettroni che ruotano attorno ai nuclei atomici lo possono fare solo seguendo traiettorie ben definite, tanto più ampie (e quindi lontane dal nucleo) quanto è maggiore l’energia dell’elettrone che la percorre. I livelli quantici sono separati tra loro da quantità ben precise di energia, uguali per ogni atomo dello stesso tipo che si trovi nelle medesime condizioni. Insomma se prendete, ad esempio, un atomo di idrogeno e volete che il suo unico elettrone faccia il salto quantico (quantum leap) al primo livello partendo dallo stato di ground (il livello di minima energia), dovrete sempre fornirgli lo stesso quantitativo di energia. Questo significa anche che ogni volta che l’elettrone decaderà allo stato di ground (cosa che farà spontaneamente dopo un tempo nell’ordine dei nanosecondi), riemetterà quella stessa energia sottoforma di un fotone di luce.

laser3Questo processo è chiamato emissione spontanea, e avviene con tempistiche del tutto casuali, così come del tutto casuale è la direzione in cui viene emesso il fotone. Esiste però anche il processo stimolato, che si ottiene facendo incidere sull’atomo eccitato un fotone la cui energia è uguale a quella di eccitazione. L’onda elettromagnetica risultante dall’emissione stimolata avrà la medesima fase (ovvero, alle creste e alle valli dell’onda stimolante corrispondono perfettamente creste e valli dell’onda stimolata) e direzione dell’elettrone incidente. Ora, immaginate di avere una certa quantità di materiale eccitato energeticamente  e di inviarvi contro un fotone alla giusta frequenza: quel che otterrete è un fascio di onde elettromagnetiche tutte in fase (coerenza spaziale e temporale), tutte della stessa frequenza (monocromaticità) e altamente focalizzate (alta direzionalità). Se poi ponete questo “materiale attivo” all’interno di quella che viene definita cavità di oscillazione o risonanza ottica (de facto, tra due specchi altamente riflettenti posti a una distanza opportuna da permettere l’instaurarsi di un regime di onda stazionaria, similmente a quanto accade a una corda fissa ai due capi che oscilla)  e continuate a “pompare energia” all’interno del vostro materiale attivo, otterrete che a ogni passaggio del fasci all’interno di esso la sua energia accrescerà (ed ecco l’amplificazione), fintantoché non deciderete di aprire la cavità lasciando uscire il vostro fascio laser.

IL RAGAZZO È BRAVO MA NON SI APPLICA… O SÌ ?

LaserCutterLa luce che emerge da un laser ha delle proprietà del tutto peculiari, che gli permettono un vasto range di applicazioni. Le caratteristiche di monocromaticità, coerenza e focalizzazione permettono di ottenere intensità luminose superiori a qualsiasi cosa esista sul globo terracqueo, superando alla grande anche la luce proveniente dallo stesso sole.  Vi basti pensare che bastano 10 mW di potenza per procurare temporaneo accecamento, e con 60 mW potete anche salutare la vostra retina. I laser in generale possono lavorare con un fascio continuo (in cui l’emissione della luce rimane più o meno costante durante il periodo di accensione del dispositivo) o impulsato (in cui l’energia emessa viene concentrata in brevissimi impulsi altamente energetici), e si possono raggiungere potenze davvero elevate. A titolo d’esempio, vi basti sapere che io stesso per la mia tesina triennale ho lavorato con un laser impulsato da 10 Terawatt (10^12 o mille miliardi di watt), che è più della potenza totale mondiale generata da centrali. Potenze nell’ordine dei 100 Petawatt (che è un unità di misura che non ha a che fare con l’aerofagia, ma equivale a 10^15 Watts) sono state raggiunte nei grandi centri per la ricerca riguardo la fusione nucleare a confinamento inerziale, sempre con laser a impulsi ultrabrevi (ricordo che la potenza è la quantità di energia emessa o assorbita diviso per il tempo impiegato… Per cui diminuendo il tempo di emissione la potenza aumenta enormemente, anche se in realtà si stanno emettendo pochi joule di energia).

Certamente la ricerca può fare grande uso delle caratteristiche di monocromaticità dei fasci laser (ad esempio per eccitare biomolecole fluorescenti), o dell’intensità e delle grandi potenze emesse (come nel caso delle già citate ricerche sulla fusione inerziale), ma anche l’utilizzo più o meno di tutti i giorni può beneficiare di questo strumento. Tralasciando CD, DVD e Bluray che tutti conosciamo bene, pensate anche soltanto alla precisione di taglio che un laser può garantire: nella chirurgia oramai sono cosa di tutti i giorni le operazioni a cornee, retine e via dicendo utilizzando laser, più sicuri e puliti di qualsiasi altra lama “fisica”. Nell’industria, tagliare lamiere, incidere circuiti stampati, semiconduttori e pannelli solari oramai è appannaggio dei laser, più precisi dei metodi tradizionali. Molti autovelox funzionano (purtroppo e per fortuna) tramite l’emissione di fasci laser, che in base al tempo di riflessione permettono di calcolare la velocità delle macchine che vi incappano. Di recente si è iniziato a utilizzare il LIDAR (un radar fatto con una testa laser in grado di effettuare scansioni spaziali) per la mappatura ad alta risoluzione dell’atmosfera, del terreno e perfino dei mari. Insomma, mai come oggi il “light side” ha avuto così tante buone motivazioni per essere scelto.

E allora: may the Force be with you!

Equo dissenso sull'equo compenso

Comincio l’articolo con una premessa: non parlerò di diritti d’autore, del ruolo della SIAE come intermediario nel percepire i proventi di questi diritti o della effettiva redistribuzione che ne viene fatta; parlerò invece dell’ennesimo tentativo dello Stato di rallentare lo sviluppo tecnologico di questo paese, imponendo una tassa che costringe un italiano a pagare cifre sensibilmente più alte di un qualsiasi cittadino europeo per beni ormai entrati a far parte dell’uso comune.

L’equo compenso è una somma di denaro versata a priori alle società preposte alla protezione ed all’esercizio dei diritti d’autore (nel nostro paese la SIAE) e serve a compensare le presunte perdite che l’industria discografica e cinematografica affermano di subire a causa della condivisione illegale di brani musicali e film. Questa tassa, diffusa in tutta Europa, viene versata dai consumatori solo in seguito all’acquisto di Cd, Dvd e masterizzatori, oltre a supporti ormai obsoleti come VHS ed audiocassette.

Lo scorso 30 dicembre però qualcosa è cambiato: il ministro dei Beni e delle Attività Culturali Sandro Bondi, sfruttando il ben noto trucchetto di utilizzare il periodo festivo di fine anno per far uscire in sordina leggi scomode – vedi gli articoli sul digitale terrestre (decreto salva Rete4) e sul wireless (proroghe al decreto Pisanu) per altri esempi – ha firmato un decreto legge che estende il range di applicabilità dell’equo compenso ad un numero di dispositivi e supporti molto più ampio di quello precedente. In sostanza, qualunque dispositivo dotato di “supporto registrabile” come ad esempio pendrive, schede di memoria, hard disk, cellulari, console, decoder viene interessato dall’applicazione della tassa, con un contributo fisso o in proporzione alla quantità di dati stoccabile, secondo delle tabelle presenti nello stesso decreto.

Facciamo qualche esempio, tenendo conto di alcuni tra i prodotti tecnologici più diffusi :

  • Un hard disk esterno da oltre 400 Gbyte (la quasi totalità di quelli attualmente in vendita) verrà tassato per 0,01 € al Gbyte. Considerando che l’attuale street price di un’unità da 1 Terabyte è intorno agli 80 €, si avrà un aumento di 10 €, pari ad oltre il 10%.
  • Un lettore Mp3 con una capacità tra i 2 e gli 8 Gbyte (i più venduti attualmente) vedrà aumentare il suo prezzo dai 5,15 € ai 6,44 €, quelli di capacità superiori arriveranno ad aumenti fino a 12,88 € .
  • Per quanto riguarda i cellulari, la cifra da pagare sarebbe di soli 0,90 € ad apparecchio; ma il decreto specifica che per gli apparecchi polifunzionali dotati di memoria (in pratica tutti i cellulari di ultima generazione) bisogna pagare invece in base alle dimensioni di quest’ultima, ad esempio un Iphone da 32 GB costerà 6,44 € in più.

Provate anche voi come Giacomo Dotta ad effettuare, basandovi sulle tabelle del decreto, un rapido calcolo di quanto vi sarebbero costati in più i vari prodotti tecnologici che avete in casa. Io, arrivato a cifre vicine ai 200 euro, ho dovuto smettere per sopraggiunto esaurimento nervoso.

La manovra farà confluire ingenti flussi di denaro nelle casse della Società Italiana Autori ed Editori: secondo le stime di Confindustria e Assinform infatti, vedrà i suoi introiti per l’equo compenso quadruplicare nel solo 2010, passando dagli attuali circa 70 milioni di euro a oltre 300, recuperati a danno dei consumatori in un periodo di feroce crisi economica. La cosa in assoluto più grave è che si tratta, per la prima volta nella storia, di una tassa sullo sviluppo tecnologico: al migliorare delle tecnologie aumenta la quantità di dati che è possibile registrare su di un supporto e quindi anche l’obolo dovuto alla SIAE. Inoltre il decreto prevede una revisione delle tabelle dopo 3 anni che porterà certamente, visti i precedenti, ad ulteriori aumenti.

La SIAE si difende comunicando che queste entrate saranno redistribuite agli autori, editori, artisti ed a tutti gli aventi diritto, affermando inoltre che non si tratta di una tassa ma di diritti d’autore e quindi dello stipendio di chi produce opere (film, canzoni, ecc). Come scritto nell’introduzione, non è mia intenzione trattare in questo articolo del diritto d’autore (che ritengo sacrosanto) né di quanta parte dei soldi raccolti vadano davvero a finire agli autori (si parla di cifre prossime al 76% del bilancio della società utilizzate per pagare il solo personale); proverò invece a fare alcune considerazioni, ovviamente passibili di smentite, sui possibili effetti che questa legge potrebbe portare a tutto il mercato tecnologico italiano.

Per i consumatori di beni tecnologici di tutto il mondo, gli effetti della crisi economica si faranno sentire con maggior forza nel corso del 2010. L’anno appena trascorso ha visto infatti una riduzione del volume di produzione di componentistica, dovuto alla minor richiesta, e una riduzione degli investimenti in nuove fabbriche. Quindi i previsti aumenti della domanda nel corso dell’anno faranno sì che ci sia un aumento generalizzato dei prezzi, in particolare nel mercato delle memorie, dove i produttori operano in sofferenza già da un paio di anni. A questi andrà sommato soltanto in Italia quanto dovuto a causa del decreto Bondi, portando i consumatori italiani a subire aumenti anche superiori alle 2 cifre percentuali. Quanto impatterà questa situazione sui consumi, nel paese dei 1000 euro al mese?

Gli effetti più gravi però si avranno probabilmente nel mercato professionale. Le nostre aziende, già martoriate dalla crisi e dal sistema fiscale, messe in difficoltà dalle resistenze delle banche a concedere prestiti ed in costante debito di competitività nei confronti delle aziende straniere, si troveranno a dover fronteggiare gli aumenti nel momento peggiore. Questo porterà ad un ulteriore decremento di quegli investimenti in nuova tecnologia che sono indispensabili per uscire dalla crisi e per competere con le aziende estere, relegando sempre di più il nostro paese in quel terzo mondo tecnologico nel quale stiamo scivolando.

Ovviamente non pretendo di trattare in maniera esaustiva un argomento così complesso e sfaccettato, spero però di essere riuscito a dare sufficienti spunti a chi intenda approfondire. Si parla da tempo di azzeramento del digital divide, dell’idea di un pc con collegamento ad internet in tutte le case ed in tutte le scuole, della digitalizzazione della pubblica amministrazione; ma a tutti questi buoni propositi si contrappone l’attuale movimento politico, che sembra fare di tutto per svilire ogni tentativo del nostro paese di risalire la china. Il decreto Bondi non farà altro che precipitare ancora di più il nostro paese verso l’abisso della mediocrità e dell’arretratezza, e a farne le spese non saremo soltanto noi, ma soprattutto le future generazioni. Abbiamo soltanto un’arma a disposizione: persone in grado di prendere decisioni simili, miopi e dannose, non sono degne di essere elette. Quando lo capiremo?