PON Ricerca e Innovazione 2014-2020
Progetto POTLNS - Codice PIR01_00005
Soggetto proponente : Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)
Unità Operativa : Laboratori Nazionali del Sud (LNS)
Il progetto POTLNS - Potenziamento dell'Infrastruttura di Ricerca Laboratori Nazionali del Sud per la produzione di fasci di ioni ad alta intensità - comprende una serie di azioni di potenziamento di apparecchiature esistenti ed operative progettate per la ricerca di base nel settore della Fisica Nucleare. A seguito di questa azione di potenziamento, sarà possibile effettuare esperimenti di particolare interesse per la comunità scientifica internazionale, permettendo così all'Infrastruttura di ricerca LNS di collocarsi su un piano di eccellenza tipico di altri prestigiosi laboratori di ricerca europei.
Il progetto POTLNS ha una durata di 32 mesi a decorrere dal 14 giugno 2019.
Il MIUR, con Decreto Direttoriale n. 888 del 9-5-2019, ha decretato che il progetto POTLNS è ammesso al contributo del 100% della spesa ammissibile relativa ai singoli beni, per un importo totale pari a 19.352.300,00 €, a valere sulle risorse disponibili del PON Ricerca e Innovazione 2014-2020.
Finalità
Il progetto POTLNS ha come obiettivo finale il potenziamento dell'infrastruttura di ricerca Laboratori Nazionali del Sud dell'INFN, finalizzato all'aumento di intensità, di circa due ordini di grandezza rispetto al valore massimo attuale, di fasci di ioni con numero di massa inferiore a 40 ed energie tra 15 e 70 MeV/A. I fasci intensi saranno utilizzati in esperimenti di Fisica Nucleare per lo studio di fenomeni rari. In particolare, oggetto dell'indagine di ricerca è lo studio del decadimento beta senza neutrini tramite reazioni di doppio scambio carica fra ioni (progetto NUMEN), che è uno strumento rilevante per desumere informazioni di grande interesse riguardanti la fisica del neutrino. Un'altra importante linea di ricerca riguarda lo studio della materia nucleare all'energia di Fermi in condizioni estreme, tramite reazioni fra ioni in cui i proiettili sono dei nuclei radioattivi, lontani dalla valle di stabilità. L'acceleratore di particelle e gli apparati sperimentali, necessari per lo svolgimento delle attività di ricerca menzionate, sono già operativi presso i Laboratori Nazionali del Sud, ma operano con intensità dei fasci di particelle che ammontano ad un massimo di 1012 pps, corrispondenti ad una potenza di fascio massima dell'ordine di 100 W. L'intensità necessaria per la realizzazione in tempi ragionevoli degli esperimenti proposti, trattandosi di fenomeni rari, è circa 100 volte maggiore dei valori attuali, e ammonta quindi a circa 1014 pps per una potenza massima di 10 kW. Pertanto, numerose componenti dell'acceleratore di particelle e degli apparati sperimentali devono essere potenziati in vista delle operazioni ad alta intensità, in particolare, quelle del Ciclotrone Superconduttore, quelle della facility per la produzione di fasci radioattivi in volo e quelle dell'apparato sperimentale MAGNEX, che è l'apparato di rivelazione per la realizzazione di NUMEN.
Obiettivi realizzativi
Il progetto POTLNS si articola in tre obiettivi realizzativi.
OR1: Potenziamento del Ciclotrone Superconduttore
Il potenziamento del Ciclotrone Superconduttore si basa sull'applicazione di un modo di estrazione diverso da quello attualmente operativo. La principale limitazione sulla potenza di fascio attualmente estraibile è dovuta al sistema di estrazione, basato su due deflettori elettrostatici. Tale limitazione può essere superata con l'estrazione per stripping per ioni con numero di massa A<40.
OR2: FRAISE: Potenziamento del sistema di produzione di fasci radioattivi in volo
Il potenziamento della facility per la produzione di fasci radioattivi per frammentazione consiste nella installazione di un nuovo fragment separator, denominato FRAISE, in grado di operare con un fascio primario di alta intensità in un'area dove è possibile installare un bunker schermante. La nuova linea relativa al separatore sarà in grado di effettuare altresì il trasporto di fasci stabili con alta efficienza, garantendo una riduzione dello spread in energia sotto lo 0.1%.
OR3: Potenziamento dell'apparato sperimentale MAGNEX
Il potenziamento dell'apparato sperimentale MAGNEX è indispensabile per poter lavorare con fasci di potenza fino a 10 kW, che attraversano lo spettrometro e vanno dissipati, dopo aver indotto la reazione nucleare di interesse, su un pozzo di spegnimento opportunamente schermato senza produrre un rumore di fondo che possa danneggiare la misura.