Laboratori nazionali di Legnaro: differenze tra le versioni

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==TANDEM-ALPI-PIAVE==
[[File:Galileo beamline at Legnaro.jpg|miniatura|Array di rivelatori al germanio iper-puro del sistema GALILEO, presso la sala sperimentale 2, complesso Tandem ALPI Piave, Laboratori Nazionali di Legnaro.]]
Il complesso Tandem-ALPI-PIAVE è attualmente il complesso più esteso presente nei laboratori e comprende l'insieme di questi tre [[Acceleratore di particelle|acceleratori]], una sala di controllo comune e tre sale sperimentali dove sono presenti diverse apparecchiature scientifiche finalizzate alla realizzazione degli esperimenti scientifici. Le tre sale sperimentali contengono diverse linee di fascio (beamline) provenienti dai tre acceleratori e permettono quindi ad un [[esperimento]] (ovvero ad una apparecchiatura scientifica installata in una delle sale sperimentali) di poter fruire del fascio accelerato da uno o più di questi acceleratori. Infatti, i tre acceleratori sono utilizzabili in combinazione tra loro o separatamente, permettendo un'ampia versatilità sia della tipologia di fascio accelerato, sia della sua energia. Questo consente un'ampia flessibilità sulle tipologie di fasci accelerati utilizzabili, che a sua volta permette un'ampia scelta di esperimenti che possono essere condotti. Attualmente sono attivi esperimenti di fisica nucleare di base<ref>{{Cita web|url=https://www.lnl.infn.it/fisica-nucleare-csn3/#PRISMA|titolo=LNL esperimenti fisica nucleare}}</ref> e anche fisica applicata ed interdisciplinare: del primo settore, particolare rilievo ha la spettroscopia gamma, attraverso esperimenti come EUROBALL, CLARA e AGATA, sviluppati e curati con collaborazioni europee tutt'ora in atto. In particolare, il [https://www.agata.org/ sistema AGATA] (Advanced Gamma Tracking Array, esperimento europeo di tracciamento gamma) dal 2022 verrà spostato presso una sala sperimentale del complesso Tandem-Alpi-Piave e inizierà qui una nuova serie di prese dati. Di particolare interesse anche gli esperimenti GARFIELD, PRISMA (spettrometro magnetico per ioni pesanti in grado di ricostruire traiettorie), ed[https://www.lnl.infn.it/fisica-nucleare-csn3/ GALILEO] (sistema di rivelazione di raggi gamma tramite rilevatori a germanio iperpuro, espandibile anche per l'installazione di array di rivelatori come [[Scintillatore|scintillatori]]) e EXOTIC (studio della produzione di fasci esotici leggeri). Esperimenti di fisica interdisciplinare attualmente attivi sono SIRAD (per lo studio del danneggiamento di semiconduttori esposti a radiazioni), STARTRACK (studi di dosimetria e radioprotezione), RADIOBIOLOGY (studi di irraggiamento di tessuti in-vitro).
 
[[File:Esperimento Prisma e sala sperimentale 1 a LNL.jpg|miniatura|Esperimento Prisma presso la sala sperimentale 1 del complesso Tandem-ALPI-PIAVE nei Laboratori Nazionali di Legnaro]]
L'acceleratore '''Tandem-XTU''' è un acceleratore di tipo [[Generatore di Van de Graaff|Van de Graaff]] a doppio stadio in grado di raggiungere una tensione di terminale positiva di oltre 14.5 [[Volt|MV]]. Installato nella metà degli anni ottanta, è stato il terzo acceleratore elettrostatico dei laboratori, dopo CN e AN2000, ma presenta un funzionamento differente dai precedenti. Essendo un acceleratore a doppio stadio, il terminale in alta tensione è posto al centro della tank dell'acceleratore e prevede l'utilizzo di un sistema di stripper finalizzato al cambio di carica degli ioni accelerati nel centro dell'acceleratore. In particolare, il fascio di ioni è inizialmente generato da una sorgente esterna all’acceleratore e presenta una carica debolmente positiva. Prima di iniettare gli ioni nell'acceleratore, essi devono essere resi carichi negativamente: questo avviene grazie all'interazione tra ioni e gas di [[cesio]] che permette la donazione di [[Elettrone|elettroni]] alle specie estratte dalla sorgente per [[affinità elettronica]]. Solo a questo punto avviene l'iniezione del fascio nell'acceleratore Tandem, attraverso il terminale di bassa energia, posto a massa: data la carica negativa del fascio e il terminale posto ad una tensione positiva, gli ioni sono attratti (ovvero accelerati) verso il terminale, posto al centro della tank. Raggiungendo il terminale gli ioni acquistano energia, ed una volta raggiunto il terminale il fascio di ioni attraversa uno stripper, ovvero un sistema di fogli di carbonio molto sottili, al fine di indurre la cattura di elettroni dalla specie accelerata e il suo conseguente cambio di carica. Grazie a questo sistema, il fascio ora è composto da ioni positivi, i quali saranno respinti dal terminale in alta tensione e accelerati ulteriormente verso il terminale ad alta energia posto anch'esso a massa. Gli ioni così formati possono avere cariche anche molto maggiori all'unità e pertanto l'energia del fascio all'uscita dell'acceleratore può eccedere i 14.5 MeV, a seconda dello stato di carica della specie accelerata.
 
 
'''PIAVE''' è un [[acceleratore lineare]] utilizzato solo come iniettore per l'acceleratore ALPI, basato anch'esso su cavità acceleranti superconduttive e interamente progettato dai laboratori nazionali di Legnaro. E’ operativo dal 2004 ed è utilizzato come iniettore alternativo all'acceleratore Tandem, ovvero viene usato per accelerare specie non facilmente ottenibili con l'acceleratore Tandem. Gli ioni sono generati da una sorgente del tipo ECR (Electron Cyclotron Resonance) in grado di produrre ioni ad alto stato di carica già all'origine. La sorgente ECR è posizionata all'interno di una piattaforma in alta tensione che può operare fino a 400kV, in modo che gli ioni in esso generati possano uscire già parzialmente accelerati. Dopo questa fase di generazione del fascio, gli ioni sono accelerati nuovamente tramite due quadrupoli (SRFQ superconducting Radio-Frequency Quadrupoles) e 8 cavità acceleranti QWR (simili a quelle di ALPI), in modo da raggiungere l'energia minima necessaria per essere iniettati in ALPI <ref name=":0"/>. Grazie a questo acceleratore-iniettore sono stati generati fasci di O, Ne, Ar, Kr, Xe<ref name=":0"/>, ma anche fasci di ioni pesanti derivati da Sn, Ca, Mo, Pb.
 
==AN2000 e CN==
Gli acceleratori [https://www.lnl.infn.it/an2000/ AN2000] e [https://www.lnl.infn.it/cn/ CN] sono due acceleratori di tipo [[Generatore di Van de Graaff|Van de Graaff]] a singolo stadio installati presso i Laboratori Nazionali di Legnaro.
 
L'acceleratore '''CN''' è l'acceleratore più datato dei laboratori, installato nel 1961 come primo acceleratore dei laboratori, può raggiungere i 7 MV (oggi limitato a 5.5 MV) ed è installato verticalmente, dentro ad una torre dedicata che lo ospita. Alto più di 7m, è composto da una tank che contiene il gas di schermatura (N<sub>2</sub>+SF<sub>6</sub>) con proprietà isolanti a pressione di 12-14 bar. Con questo acceleratore si accelerano principalmente fasci di protoni e elio (singolo o doppio carichi) utili a compiere esperimenti di fisica applicata e anche di fisica di base. Nel primo caso, diversi esperimenti sono dedicati alla scienza dei materiali, alla radiobiologia, allo studio del danneggiamento da radiazioni, alla dosimetria e più in generale allo studio dell'iterazione radiazione-materia. Questo acceleratore è ancora di interesse per la fisica di base poiché vi sono compiuti studi di sezioni d’urto e/o di funzioni di eccitazione per canali di reazione nucleari ancora poco investigati, così come studi di spettrometria neutronica e gamma. Inoltre, grazie a delle installazioni recentemente compiute, è possibile generare fasci di neutroni di media intensità (dell'ordine di 10<sup>9</sup> -10<sup>10</sup> s<sup>-1</sup>) grazie alla generazione di un fascio di protoni pulsato dall'acceleratore CN.
 
L'acceleratore '''AN2000''' è un acceleratore in grado di produrre fasci di elio, idrogeno e azoto sfruttando un potenziale di accelerazione fino a 2.2 MV. Dato il suo range di energia, esso è principalmente usato per esperimenti al di sotto della barriera coulombiana, o per reazioni nucleari di elementi leggeri negli strati superficiali della materia. Nella sala sperimentale sono installate diverse linee di fascio dedicate ad esperimenti per fisica applicata e fisica della materia. L’analisi di materiali con fasci ionici è la principale attività svolta con questo acceleratore, permettendo la rilevazione della composizione chimica e i profili di distribuzione di vari elementi che lo compongono, a varie profondità. Applicazioni ai beni culturali, all’archeologia, e all'analisi di contaminanti per la datazione dei reperti (campioni solidi) o per studi su carotaggi di ghiacci sono stati condotti grazie a questo acceleratore. Inoltre, nel campo della fisica dell’ambiente, è stato determinato con grande precisione il livello di contaminazione e di inquinamento di aria ed acqua. A rendere unico questo acceleratore è l'istallazione della linea del micro fascio (microbeam), in grado di realizzare un pennello di fascio di ioni delle dimensioni di appena qualche [[Micrometro (unità di misura)|micrometro]] di larghezza trasversale. Grazie a questa strumentazione è quindi possibile utilizzare il fascio come una sonda ionica molto piccola per un'analisi estremamente localizzata di un campione, oppure si può usare il micro fascio per andare a modificare delle caratteristiche superficiali dei materiali con una particolare precisone laterale. Sono inoltre presenti nelle linee di fascio sistemi di misura e di movimentazione molto precise ed accurate dedicate a studi di [[Channeling (fisica)|channelling]] tra materiali cristallini e fasci ionici: essi permettono lo studio avanzato della materia e dell'interazione ioni-materia in condizioni di particolari allineamenti tra i fasci ionici e i materiali cristallini in fase di analisi.
 
== Note ==
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