ENEA in campo per un super acceleratore di particelle subatomiche al plasma, in grado di ottenere energie superiori a quelle con i sistemi attuali
Sviluppare in Italia un super acceleratore di particelle subatomiche al plasma, in grado di ottenere energie superiori rispetto a quelle raggiunte dagli attuali acceleratori con dimensioni e costi ridotti, per applicazioni industriali, farmaceutiche e biomediche. È l’obiettivo del progetto EuPRAXIA (EUropean Plasma Research Accelerator with eXcellence In Applications), che prevede un investimento di circa 500 milioni del Forum Strategico Europeo per le Infrastrutture di Ricerca ESFRI[1] di cui 108 dal Ministero dell’Università e Ricerca. Oltre all’ENEA partecipano all’iniziativa l’INFN (capofila), il Cnr, le università di Roma Sapienza e Tor Vergata ed Elettra Sincrotrone Trieste.
La portata innovativa del progetto sta nel realizzare il primo modello al mondo in grado di generare un’accelerazione anche di 100 volte superiore a quella degli acceleratori tradizionali e di lavorare ad alte energie, con macchine molto più compatte che possono essere ospitate e gestite in campus universitari o strutture ospedaliere di non grandissime dimensioni. Con una lunghezza di circa 50-60 metri, l’acceleratore italiano al plasma, sarà infatti quasi tre volte più compatto di una sezione accelerante convenzionale.
“Questo progetto risponde alla crescente esigenza di disporre di acceleratori di dimensioni ridotte, per un utilizzo più diffuso, capillare e una gestione più semplice, con prestazioni più performanti, possibilità di nuovi ambiti applicativi[2]e minori costi di costruzione, manutenzione e di personale rispetto ai circa 30mila modelli in attività”, spiega Federico Nguyen ricercatore presso il Laboratorio di Teoria, Simulazione e Modellistica dell’ENEA. Il progetto prevede la realizzazione di due poli, uno dei quali sarà all’INFN, di fronte al Centro ENEA di Frascati, e verrà reso operativo nel 2028. La seconda sede è ancora in fase di definizione”.
Gli acceleratori di particelle nascono come elemento propulsore del progresso della scienza: oltre a fornire un sofisticato strumento d’indagine della materia e dell’universo, sono impiegati in diversi settori della ricerca di base ed ampiamente diffusi in ambiti applicativi, come l’industria e la biomedicina.
Sin dalla sua fondazione negli anni ’60, l’ENEA è in prima linea nel disegno e nella costruzione di sorgenti di radiazione in tutto lo spettro elettromagnetico e nello sviluppo di sorgenti FEL (Free Electron Laser) o Laser a Elettroni Liberi, l’applicazione principale di EuPRAXIA, per lo studio di sostanze biologiche, nuovi materiali per la ricerca industriale e la conservazione dei beni culturali. L’Agenzia ha inoltre un ruolo leader nella stesura del Conceptual Design Report, coordinando direttamente le attività per ottenere i risultati sulla sorgente FEL di nuova generazione che consentirà ad esempio di ricostruire immagini cristallografiche del DNA ed esplorare le strutture di batteri e virus, con nuove applicazioni in ambito farmaceutico e biomedico.
“In questo contesto storico-logistico, il polo di ricerca di Frascati – di cui fa parte il Centro Ricerche ENEA – assume un ruolo cruciale per diventare sempre più una struttura scientifica e tecnologica di eccellenza, in grado di attrarre i migliori ricercatori da tutto il mondo e di coniugare i più innovativi schemi di accelerazione di particelle subatomiche con le più avanzate tecnologie laser, con un impatto rilevante nel trasferimento tecnologico alle imprese e benefici che vanno oltre il mondo della ricerca”, sottolinea Marco Ciotti, responsabile della Divisione Fisica della Fusione di ENEA.
[1] Nata su iniziativa del Consiglio dell’Unione europea per affrontare le principali sfide della crescita dell’Europa, ESFRI sostiene le infrastrutture europee di ricerca strategiche, ne promuove l’integrazione scientifica e il potenziamento anche a livello internazionale.
[2] EuPRAXIA Conceptual Design Report, pubblicato su European Physical Journal Special Topics229 (2020) 3675.