Introduzione
Collocati a 10 km da Padova, i laboratori occupano un’ampia area fuori dal centro abitato di Legnaro, al confine con il comune di Ponte San Nicolò. Ogni giorno accedono ai laboratori circa 250 persone (145 di staff) e una media annuale di 700 utenti esterni. Gli acceleratori in operazione forniscono fasci di ioni per studi di fisica e astrofisica nucleare, e ricerche interdisciplinari. Punti di forza dei laboratori sono lo sviluppo e l’innovazione nel campo degli acceleratori di particelle, e dei rivelatori di radiazioni e delle tecnologie associate. Di particolare rilievo sono anche le attività di trasferimento tecnologico che sfruttano le competenze dei laboratori quali le tecnologie di trattamento delle superfici e deposizione di film sottili, e, in futuro, la produzione di radioisotopi di interesse medico.
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.
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.
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.
