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Progetto Internazionale MIUR EUROFEL (European Free Electron Lasers)

Il Progetto, incluso nella Roadmap ESFRI dal 2006, denominato inizialmente IRUVX-FEL (Infrared to Ultraviolet and soft-X-ray FELs) è stato poi denominato EuroFEL. Prevede la costruzione di un'infrastruttura europea distribuita di sorgenti laser a elettroni liberi (FEL) operanti nelle regioni spettrali che vanno dall'ultravioletto ai raggi X soffici grazie alla partecipazione, oltre all’Italia, di Germania, Svezia, Francia, Regno Unito, Svizzera e Polonia. Le sorgenti FEL permettono di accedere allo studio di fenomeni che avvengono in tempi estremamente brevi, dell'ordine di 10-100 femtosecondi, con una concentrazione di fotoni (brillanza) superiore di oltre nove ordini di grandezza a quella disponibile presso le più moderne sorgenti di radiazione di sincrotrone. Diventa quindi possibile studiare il comportamento fuori equilibrio della materia sia dal punto di vista fisico che chimico e biologico, grazie anche all'utilizzo di frequenze che vanno dall'infrarosso all'ultravioletto e ai raggi X soffici. Per studiare su scala atomica la struttura geometrica della materia si usano tecniche di imaging coerente e/o pump-and-probe. Il campione è illuminato con il fascio di luce del laser di seed e quello generato dal FEL oppure con due diverse lunghezze d'onda generate da due diversi impulsi di seed o, infine, da due diverse aperture degli ondulatori, ritardati l'uno rispetto all'altro. Con la tecnica di pump-and-probe il primo fascio genera un fenomeno transitorio sul campione da studiare, mentre il secondo è utilizzato per misurarne gli effetti. In questo modo si possono ottenere informazioni sull'evoluzione di tutti i fenomeni transitori o fuori equilibrio nella materia.

Altri Istituti pubblici di ricerca italiani coinvolti

  • INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
  • CNR - Consiglio Nazionale delle Ricerche; Istituto IOM-CNR e Istituto ISM-CNR
  • ENEA - Ente per le Nuove tecnologie, l'Energia e l'Ambiente, Frascati
  • Collaborazioni scientifiche e tecniche internazionali

    • Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), Hamburg, Germania
    • European XFEL GmbH, Hamburg, Germania
    • Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB), Berlin, Germania
    • MAX IV Laboratory, Lund, Svezia
    • Paul Scherrer Institut (PSI), Villigen PSI, Svizzera
    • SOLEIL, Gif sur Yvette, Francia
    • Science and Technology Facilities Council, Swindon, Regno Unito
    • National Centre for Nuclear Research, Otwock, Polonia
    • University of California (UCI), Irvine, USA
    • École polytechnique fédérale de Lausanne, Lausanne, Svizzera
    • Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Paris, Francia

Obiettivi strategici

Elettra Sincrotrone Trieste ha sviluppato e ha aperto all’utenza internazionale la sorgente FERMI che opera in modalità seeded. Lecaratteristiche di riproducibilità di intensità, lunghezza d'onda e purezza spettrale degli impulsi FEL unite al controllo di polarizzazione, durata, fase e sincronizzazione della radiazione e alla modalità di operazione multi-colore rendono FERMI unica nel panorama mondiale delle sorgenti di luce. FERMI prevede due diversi laser, FEL-1, per lunghezze d'onda fino a 20 nm e FEL-2, fino a 4 nm in prima armonica e 1.33 nm in terza armonica. Le linee di luce e le stazioni sperimentali di FERMI permettono di eseguire esperimenti di imaging coerente ultraveloce, microscopia a raggi X, spettroscopia risolta in tempo di dinamica mesoscopica, diffusione elastica di materia in condizioni estreme, fisica atomica e molecolare, spettroscopia dei prodotti intermedi di reazione, spettroscopia di cluster e di nanoparticelle, trattamento e imaging di cluster e nanoparticelle in fase gassosa, esperimenti sulla dinamica temporale del magnetismo, spettroscopia a diffusione Raman anti-Stokes coerente (CARS) e a reticolo transiente (TG), spettroscopia al TeraHertz. Grazie a FERMI sono aumentate le capacità e conoscenze nazionali per lo sviluppo di materiali e tecnologie innovative, anche a supporto di applicazioni nell’industria manifatturiera e biomedica e nel campo dell’energia. I risultati ottenuti hanno reso possibile lo sviluppo e il trasferimento all’industria di nuove tecnologie per il mercato nazionale e internazionale e l’attrazione di nuove imprese industriali in Italia con conseguente creazione di spin-off.
Ultima modifica il Sabato, 11 Luglio 2020 17:08