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Grandi infrastrutture di ricerca europee: il Cnr partner di EuPRAXIA

10/09/2020

Nell’ambito della Roadmap 2021 di ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructure), il forum strategico europeo che individua quali saranno le future grandi infrastrutture di ricerca su cui investire, l’Italia ha ufficializzato, con il Ministero dell’Università e della Ricerca, la candidatura a due progetti internazionali di ampio respiro: “Einstein Telescope” ed “EuPRAXIA”, due grandi infrastrutture di ricerca che promettono di essere competitive a livello mondiale rispettivamente nella ricerca sulle onde gravitazionali e nello sviluppo di futuri acceleratori di particelle al plasma.

Relativamente a EuPRAXIA, di cui è capofila l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), il Consiglio Nazionale delle Ricerche è partner con le Università di Roma Sapienza e Tor Vergata, l’Enea ed Elettra Sincrotrone Trieste: sede della struttura saranno i Laboratori Nazionali di Frascati dell’Infn. Scopo del progetto, finanziato con 3 milioni di euro nell’ambito di Horizon 2020, è la realizzazione di una nuova generazione di acceleratori di particelle al plasma, in grado di ottenere energie superiori rispetto a quelle raggiunte dagli attuali acceleratori, con costi e dimensioni ridotte.

Una delle principali sfide degli acceleratori del futuro è, infatti, il raggiungimento di energie sempre maggiori per riuscire a esplorare nuovi territori della materia. Per superare gli attuali limiti tecnologici, la comunità scientifica sta, quindi, indagando la possibilità di sviluppare nuove tecniche di accelerazione. 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. 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: 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. Il fine di EuPRAXIA è quindi dimostrare la funzionalità di un acceleratore al plasma e realizzare al contempo un laser a elettroni liberi a disposizione degli utenti provenienti da università e centri di ricerca internazionali. Le dimensioni compatte di queste macchine offriranno, inoltre, la possibilità in prospettiva di essere installate in piccoli centri di ricerca, come quelli presenti nelle università, negli ospedali o nelle industrie. La proposta di EuPRAXIA è stata elaborata da un consorzio di cui ad oggi fanno parte oltre 40 istituti appartenenti a dieci Stati europei (Italia, Francia, Germania, Portogallo, Polonia, Regno Unito, Repubblica Ceca, Svezia, Svizzera, Ungheria), e altri 10 istituti osservatori di Cina, Israele, Russia e Stati Uniti, e alcuni partner industriali. Sarà l’Italia, con i Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN, a ospitare il cuore della futura infrastruttura di ricerca, il cui costo complessivo è stato stimato in circa 500 milioni di euro (108 dei quali saranno forniti dal Mur, quale impegno per l’avvio della costruzione dell’infrastruttura nei Laboratori di Frascati). La realizzazione, prevista entro il 2028, coinvolgerà centinaia di giovani scienziati e ingegneri con esperienze distribuite nella fisica dei plasmi, degli acceleratori, dei laser e delle tecnologie più avanzate in campo elettronico e informatico.

Altro ambizioso progetto strategico presentato a Esfri è Einstein Telescope (ET), osservatorio pionieristico di terza generazione per le onde gravitazionali, in grado di rivelare onde gravitazionali con una sensibilità che consentirà di esplorare una porzione di universo di gran lunga maggiore rispetto ad ora. Per questo progetto, l’Italia, con la Sardegna, è uno dei due siti candidati a ospitare la nuova infrastruttura, che vede nuovamente capofila l’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), e partner l’Istituto Nazionale di astrofisica (Inaf), l’Istituto Italiano di geofisica e vulcanologia (Ingv), e le Università di Sassari e Cagliari.