Finora la datazione di reperti archeologici di origine organica si è affidata al più diffuso sistema di misura della quantità residua di carbonio 14 (¹⁴C) o radiocarbonio attraverso gli spettrometri di massa. La progressiva diminuzione del radiocarbonio in un organismo dopo la morte – che lo rende un eccellente ‘orologio’ per misurare l’età di reperti contenenti materiali di origine biologica – può essere registrata solo con queste apparecchiature imponenti e costose, disponibili nei più grandi e attrezzati laboratori di fisica nucleare.

Un’alternativa è stata messa a punto dall’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio nazionale delle ricerche (Ino-Cnr) di Firenze. Si tratta di una strumentazione particolarmente economica e maneggevole – 100 volte meno ingombrante e 10 volte meno costoso degli apparecchi finora utilizzati - che può garantire alti livelli di sensibilità al ¹⁴C per via ottica, grazie all’utilizzo della radiazione laser infrarossa (invisibile all’occhio umano, ma assorbita facilmente dalle molecole). “Nell’analisi con spettrometri di massa, ciascun atomo di carbonio deve essere ‘estratto’ dalla molecola di anidride carbonica che lo contiene e che viene prodotta con la combustione dei reperti. Poiché in natura solo una molecola ogni mille miliardi contiene radiocarbonio invece di carbonio ‘normale’, è però necessaria una grande sensibilità per misurarne la quantità” spiega Paolo De Natale, direttore dell’Ino-Cnr. “Con questa nuova tecnica, invece, è possibile misurare direttamente il numero di molecole che contengono l’atomo di radiocarbonio.”

La tecnica spettroscopica SCAR (Saturated-absorption Cavity Ring-down), infatti, si basa sulla riflessione del raggio infrarosso tra due specchi tra i quali è contenuto il gas da analizzare. La radiazione attraversa così migliaia di volte le stesse molecole di anidride carbonica, aumentando la sensibilità di misura. Non c’è solo la datazione di sostanze organiche, tra le possibili applicazioni: “La rivelazione di molecole in concentrazione estremamente ridotta, ha importanti ricadute in settori quali il monitoraggio dei cambiamenti climatici, il controllo dell’inquinamento ambientale, la ricerca medica, la rivelazione di sostanze tossiche o pericolose, ad esempio per la sicurezza di porti e aeroporti. O per raffinati test delle attuali teorie di fisica fondamentale” – ha specificato Davide Mazzotti, coautore dello studio.

L'esperimento è stato realizzato dal gruppo di ricerca Ino-Cnr presso lo European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy (Lens) di Sesto Fiorentino e ha visto la pubblicazione su Physical Review Letters.