National Laboratories of Legnaro

Introduction

Located about ten kilometers east of Padua, the Laboratories occupy a large area in the outskirts of of Legnaro, on the border Ponte San Nicolò.
The Laboratories permanent staff counts on 145 members. Approximately 250 people access the laboratories every day with an annual average of 700 external users.
The accelerators provide ion beams for nuclear physics and nuclear astrophysics studies and interdisciplinary research.
The development and innovation in the field of particle accelerators, radiation detectors and on the associated technologies are the strengths of the Laboratories.
Of particular relevance are the technology transfer activities that exploit the expertises of the laboratories on surface treatment technologies, thin film deposition, and, in the future, the production of radioisotopes of medical interest.

Storia

Fondati nel 1961 come Centro Ricerche Nucleari della regione Veneto, nel 1968 diventano il secondo Laboratorio Nazionale dell’INFN. La qualità dei fasci di ioni stabili dall’idrogeno al piombo, prodotti dai diversi acceleratori in operazione – il complesso Tandem-ALPI-PIAVE (TAP) e gli acceleratori elettrostatici AN2000 e CN – e della strumentazione installata nelle sale sperimentali rendono i laboratori un centro di ricerca di classe internazionale nel campo della fisica nucleare di bassa energia annoverato nella lista delle Large Scale Facilities europee. Nel 2016 è stato installato, e successivamente collaudato con successo, un ciclotrone per protoni che rappresenta il cuore dell’infrastruttura SPES, attualmente in fase di completamento, che permetterà di ampliare il bacino di utenza internazionale. I laboratori ospitano inoltre un centro di calcolo distribuito contribuendo in modo rilevante allo storage e all’analisi dei dati raccolti a LHC dagli esperimenti CMS e ALICE. Le competenze nel campo dello sviluppo di acceleratori di particelle hanno permesso di dare importanti contributi ai progetti IFMIF, con la costruzione dell’iniettore basato su quadrupoli a radiofrequenza (RFQ) e installato a Rokkasho (Giappone) nel 2016, ed ESS, con la progettazione e la costruzione del Drift Tube Linac installato a Lund (Svezia) nel 2019.

Posizionamento dell’acceleratore elettrostatico a doppio stadio Tandem nell’edificio dedicato (anno 1981)

Attualità: esperimenti in corso

Gli esperimenti in corso presso il complesso TAP sono rivolti principalmente allo studio della struttura di nuclei esotici (come quelli creati nelle stelle), prodotti attraverso opportune collisioni nucleari, e dei diversi meccanismi che intervengono in una reazione nucleare. I primi vengono svolti attualmente utilizzando lo spettrometro per raggi gamma GALILEO (un sistema di rivelatori al germanio iperpuro raffreddati con azoto liquido) accoppiato a diversi rivelatori complementari. L’investigazione della dinamica delle reazioni richiede invece strumenti diversi, specializzati nella rivelazione e l’identificazione dei particolari frammenti prodotti: lo spettrometro magnetico PRISMA, il multi-rivelatore GARFIELD, il deflettore elettrostatico e lo spettrometro a tempo di volo PISOLO, l’infrastruttura EXOTIC per la produzione in volo di ioni leggeri esotici.

Presso gli acceleratori AN2000 e CN vengono svolte invece numerose attività di fisica interdisciplinare, basate sull’utilizzo di fasci di ioni, con esperimenti dedicati all’analisi elementale di campioni di natura diversa, la caratterizzazione di bersagli per lo sviluppo di radioisotopi innovativi, studi di radiobiologia e microdosimetria, e irraggiamento di rivelatori e dispositivi elettronici.

Lo spettrometro per raggi gamma GALILEO

Futuro

L’obiettivo principale dei laboratori è il completamento e l’entrata in funzione di SPES che permetterà di produrre fasci di ioni instabili per la fisica nucleare fondamentale e radionuclidi di tipo innovativo e sperimentale per la diagnostica e terapia medica o altre applicazioni. Nei prossimi mesi sarà inoltre installato ai LNL lo spettrometro a tracciamento gamma AGATA – lo stato dell’arte nel campo della rivelazione di raggi gamma – per un’intensa campagna di misure con fasci di ioni stabili e instabili, in una prima fase accoppiato a PRISMA.

Il ciclotrone B70 della facility SPES