Motivazioni

I fasci intensi saranno utilizzati in esperimenti di Fisica Nucleare per lo studio di fenomeni rari. In particolare, oggetto dell'indagine di ricerca è lo studio del decadimento beta senza neutrini tramite reazioni di doppio scambio carica fra ioni (progetto NUMEN), che è uno strumento rilevante per desumere informazioni di grande interesse riguardanti la fisica del neutrino. Un'altra importante linea di ricerca riguarda lo studio della materia nucleare all'energia di Fermi in condizioni estreme, tramite reazioni fra ioni in cui i proiettili sono dei nuclei radioattivi, lontani dalla valle di stabilità. L'acceleratore di particelle e gli apparati sperimentali, necessari per lo svolgimento delle attività di ricerca menzionate, sono già operativi presso i Laboratori Nazionali del Sud, ma operano con intensità dei fasci di particelle che ammontano ad un massimo di 10¹² pps, corrispondenti ad una potenza di fascio massima dell'ordine di 100 Watt.

L'intensità necessaria per la realizzazione in tempi ragionevoli degli esperimenti proposti, trattandosi di fenomeni rari, è circa 100 volte maggiore dei valori attuali, e ammonta quindi a circa 10¹⁴ pps per una potenza massima di 10 kWatt.

Pertanto, numerose componenti dell'acceleratore di particelle e degli apparati sperimentali devono essere potenziati in vista delle operazioni ad alta intensità, in particolare, quelle del Ciclotrone Superconduttore, quelle della facility per la produzione di fasci radioattivi in volo e quelle dell'apparato sperimentale MAGNEX, che è l'apparato di rivelazione per la realizzazione di NUMEN.

Il potenziamento della facility per la produzione di fasci radioattivi per frammentazione consiste nella installazione di un nuovo fragment separator, denominato FRAISE, in grado di operare con un fascio primario di alta intensità in un'area dove è possibile installare un bunker schermante. La nuova linea relativa al separatore sarà in grado di effettuare altresì il trasporto di fasci stabili con alta efficienza, garantendo una riduzione dello spread in energia sotto lo 0.1%.