EUPRAXIA - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

EUPRAXIA sarà un’infrastruttura distribuita di acceleratori, compatti e innovativi basati sulla tecnologia di accelerazione a plasma da realizzarsi in Europa e con sede italiana ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN. Il progetto è inserito nella roadmap di ESFRI European Strategy Forum on Research Infrastructure il forum strategico europeo che individua le grandi infrastrutture di ricerca su cui investire a livello europeo.

Nella sua prima fase, il consorzio di oltre 50 istituti di ricerca Europei guidato dall’INFN insieme a partner industriali costruirà un acceleratore al plasma pilotato da fasci di elettroni presso i Laboratori Nazionali di Frascati, portando quindi innovazione e potenzialità per la nascita di aziende correlate, applicazioni scientifiche all’avanguardia e una vibrante comunità internazionale di utenti nel centro Italia. Nella sua seconda fase, EuPRAXIA realizzerà un acceleratore al plasma pilotato da fasci laser in un sito da scegliere tra 4 diverse opzioni in Europa. L’infrastruttura di ricerca EuPRAXIA fornirà fasci di particelle da 1 a 5 GeV, impulsi ultra-corti di raggi X da sorgenti di radiazione di betatrone, impulsi di luce FEL e fasci di positroni.
Il progetto EuPRAXIA si basa su una tecnica di accelerazione al plasma, dove un gas ionizzato eccitato da fasci laser o di particelle viene impiegato come mezzo di accelerazione degli elettroni in esso iniettati. Questa nuova tecnica promette di rivoluzionare il settore delle macchine acceleratrici, non solo potenziando le loro prestazioni a livello di energia, ma rendendole anche più performanti, compatte (almeno 10 volte più corte) e quindi anche più economiche.

Progetto dell’edificio che ospiterà l’acceleratore al plasma particle-driven di EuPRAXIA a Frascati, Roma. (© INFN & Mythos – consorzio stabile s.c.a.r.l.)

Fotografia del capillare lungo 3 cm con diametro 1 mm attualmente in funzione nel laboratorio SPARC_LAB a Frascati. La luce rosa è emessa dal plasma confinato dal capillare durante la fase successiva alla ionizzazione del gas (idrogeno). (© INFN)

Riuscire a ottenere acceleratori con queste caratteristiche avrebbe un importante impatto non solo nel campo della ricerca di base in fisica delle alte energie, ma anche in altri ambiti che includono la fotonica, la biologia strutturale, lo sviluppo di rivelatori per la fisica delle particelle, la scienza dei materiali, l’imaging medico e le applicazioni industriali.
In ambito biomedico, lo sviluppo di questa nuova generazione di acceleratori compatti al plasma consentirebbe, tra l’altro, la costruzione di sorgenti compatte di radiazione laser a raggi X (laser a elettroni liberi) utili, per esempio, nella diagnostica per immagini in vari settori industriali e di ricerca applicata, inclusa la possibilità di investigare le strutture di batteri e virus, e fornire quindi preziose informazioni per lo sviluppo di terapie e vaccini.