{"id":21925,"date":"2022-12-17T15:44:06","date_gmt":"2022-12-17T14:44:06","guid":{"rendered":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2022\/12\/17\/in-italia-il-primo-test-al-mondo-del-funzionamento-di-un-laser-a-elettroni-liberi-fel\/"},"modified":"2022-12-17T15:44:06","modified_gmt":"2022-12-17T14:44:06","slug":"in-italia-il-primo-test-al-mondo-del-funzionamento-di-un-laser-a-elettroni-liberi-fel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/test.cfdfeaservice.it\/index.php\/2022\/12\/17\/in-italia-il-primo-test-al-mondo-del-funzionamento-di-un-laser-a-elettroni-liberi-fel\/","title":{"rendered":"In Italia il primo test al mondo del funzionamento di un laser a elettroni Liberi (FEL)"},"content":{"rendered":"
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\"FEL\"<\/div>\n
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Un team di ricercatori di ENEA<\/strong><\/a> e INFN<\/strong><\/a> dei Centri Ricerca di Frascati per la prima volta al mondo<\/strong> ha testato il funzionamento di un Laser ad Elettroni Liberi<\/strong> (FEL) pilotato da un acceleratore al plasma, ottenendo fasci di elettroni di qualit\u00e0 paragonabile a quelli di acceleratori convenzionali.<\/em><\/div>\n
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Passi in avanti verso la prima generazione di sorgenti di radiazione basate su acceleratori di particelle al plasma<\/strong>, utili per lo studio dell\u2019origine della materia e dell\u2019universo <\/strong>ma anche per numerose applicazioni in ambito biomedicale, farmaceutico <\/strong>e dei beni culturali.<\/strong><\/p>\n

Su Nature<\/a> sono stati pubblicati i risultati dell\u2019esperimento condotto da un team di ricercatori di ENEA<\/strong> e INFN<\/strong> dei Centri Ricerca di Frascati, che per la prima volta al mondo<\/strong> ha testato il funzionamento di un Laser ad Elettroni Liberi<\/strong> (FEL), pilotato da un acceleratore al plasma, ottenendo fasci di elettroni di qualit\u00e0 paragonabile a quelli di acceleratori convenzionali.<\/p>\n

\"FEL\"<\/a>
Modulo di ondulatore del FEL SPARC Si notano le barre, inferiore e superiore, costituite da magneti permanenti con polarit\u00e0 alternata. La linea ondulatori \u00e8 composta da 6 moduli ciascuno lungo 2 metri. Qui avviene la generazione e amplificazione della radiazione FEL tramite l\u2019interazione del fascio di elettroni con il campo magnetico dell\u2019ondulatore. Nella zona centrale, sostenuta appositamente, si nota la guida d\u2019onda in rame in cui transita, sotto vuoto, il fascio di elettroni.<\/figcaption><\/figure>\n

Pi\u00f9 piccoli, compatti, dai costi ridotti e in grado di ottenere energie superiori rispetto agli attuali, gli acceleratori di particelle al plasma promettono una gestione pi\u00f9 semplice<\/strong>, possibilit\u00e0 di nuovi ambiti applicativi, per un utilizzo diffuso e capillare sul territorio presso universit\u00e0, industrie e ospedali.<\/p>\n

I nuovi FEL<\/h2>\n

\u201cNei FEL attuali gli elettroni vengono accelerati tramite campo a radiofrequenza con macchine che possono essere lunghe anche alcuni chilometri e costi di costruzione ed esercizio ingenti\u201d, sottolinea Alberto Petral\u00eca, del Laboratorio Applicazione dei Plasmi ed Esperimenti Interdisciplinari dell\u2019ENEA.<\/p>\n<\/div>\n

\"FEL\"<\/a>
La camera del Plasma costituisce il secondo stadio di accelerazione degli elettroni per conferire l\u2019energia finale del fascio prima di iniettare le particelle nell\u2019ondulatore.<\/figcaption><\/figure>\n
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\u201cPer questo motivo \u2013 aggiunge \u2013 il nostro gruppo ritiene che l\u2019esperimento rappresenti un\u2019importante prova di principio del funzionamento di questo schema di macchina e una pietra miliare per l\u2019uso di acceleratori basati sul plasma, dando un importante contributo verso lo sviluppo di FEL pi\u00f9 compatti<\/strong>, operanti a lunghezze d\u2019onda molto pi\u00f9 corte, per nuovi orizzonti di conoscenza e applicazioni, anche in ambito medico e biologico\u201d.<\/p>\n

ENEA, all\u2019avanguardia nelle sorgenti di radiazione in tutto lo spettro elettromagnetico, ha contribuito, con il suo team, a questo esperimento nelle procedure di allineamento e trasporto del fascio di elettroni nell\u2019ondulatore e nella caratterizzazione della radiazione prodotta, in termini di intensit\u00e0 e contenuto spettrale.<\/strong><\/p>\n

\"FEL\"<\/a>
La parte iniziale della macchina \u00e8 costituita dall\u2019acceleratore a radiofrequenza (RF) che costituisce il primo stadio del processo di accelerazione del fascio di elettroni. L\u2019acceleratore RF \u00e8 composto da un \u201cgun\u201d dove viene generato il fascio di elettroni e da tre sezioni acceleranti. Le prime due sono avvolte da solenoidi (i cilindri in blu) necessari per manipolare il fascio e conferire le caratteristiche utili per il funzionamento del FEL.<\/figcaption><\/figure>\n

INFN, presso il quale si \u00e8 svolto l\u2019esperimento pilota, ha curato il lavoro riguardante le fasi di produzione, accelerazione e caratterizzazione del fascio di elettroni.<\/strong><\/p>\n

\u201cAbbiamo condotto l\u2019esperimento utilizzando la tecnica beam-driven<\/em>, <\/strong>in cui un fascio di elettroni viene accelerato tramite un campo elettrico prodotto nel plasma dal passaggio di un primo fascio di particelle\u201d, spiega Petralia. \u201cCi\u00f2 ha consentito l\u2019osservazione sia della radiazione ottenuta nella regione dell\u2019infrarosso sia della sua intensit\u00e0<\/strong>, confermandone l\u2019idoneit\u00e0 alla realizzazione di future macchine per generare impulsi di\u00a0luce paragonabili a un laser nei raggi X, con una lunghezza\u00a0d\u2019onda piccola, in grado di investigare la materia con una\u00a0risoluzione migliore\u201d, conclude Petral\u00eca.<\/p>\n

Il risultato rappresenta un importante passo verso la realizzazione di nuove sorgenti FEL nei raggi X basata su acceleratori al plasma<\/strong>, che \u00e8 anche l\u2019obiettivo del progetto europeo \u201cEuPRAXIA\u201d \u2013 tra le infrastrutture di rilievo del Forum Strategico Europeo per le Infrastrutture di Ricerca\u00a0(ESFRI) \u2013 che punta a sviluppare in Italia una sorgente FEL che consentir\u00e0, ad esempio, di ricostruire immagini del DNA ed esplorare le strutture di molecole, proteine, batteri e virus, con sempre nuove applicazioni in ambito biomedico e farmaceutico.<\/p>\n

ENEA<\/strong> partecipa al progetto insieme a INFN, Cnr, Universit\u00e0 degli Studi di Roma \u201cSapienza\u201d e \u201cTor Vergata\u201d, Elettra Sincrotrone Trieste ed altri prestigiosi centri di ricerca europei. Inoltre ha coordinato le attivit\u00e0 relative alla definizione delle prestazioni FEL nell\u2019ambito del Conceptual Design Report ed \u00e8 impegnata nel lavoro di progettazione dell\u2019EuPRAXIA@SPARC_LAB<\/a>, in via di realizzazione presso i laboratori di Frascati dell\u2019INFN e che sar\u00e0 il primo FEL pilotato da acceleratore a plasma a generare radiazione nei raggi X.<\/p>\n

I Laser ad Elettroni Liberi (FEL)<\/h2>\n

Operano in regioni dello spettro elettromagnetico non accessibili dai laser convenzionali, cio\u00e8 nel TeraHertz e nell\u2019estremo ultravioletto fino ai raggi X. Nei FEL gli elettroni vengono accelerati fino a velocit\u00e0 vicine a quella della luce e successivamente iniettati in una struttura, detta ondulatore, che presenta un campo magnetico con un\u2019ampiezza che varia lungo la direzione del moto degli elettroni, costringendo cos\u00ec le particelle a percorrere una traiettoria simile a un\u2019onda (da cui il nome ondulatore).<\/p>\n

In questa interazione, tra gli elettroni in movimento e il campo magnetico, viene prodotta, e quindi amplificata, radiazione elettromagnetica. I pi\u00f9 moderni FEL operanti nei raggi X permettono di investigare la materia e i fenomeni che avvengono sulla scala spaziale e temporale tipica dei processi a livello molecolare.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/section>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

L’articolo In Italia il primo test al mondo del funzionamento di un laser a elettroni Liberi (FEL)<\/a> sembra essere il primo su Il Progettista Industriale<\/a>.<\/p>\n<\/div>\n

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Autore: Redazione<\/p>\n

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