FRAISE
L’effetto prevalente del potenziamento relativo alla costruzione del nuovo fragment separator sarà la possibilità di fornire fasci radioattivi medio leggeri, alle energie di Fermi e a quelle tipiche di processi coulombiani per l’effettuazione di nuove misure volte a esplorare la struttura di nuclei esotici, caratteristici fenomeni collettivi nucleari, il comportamento della materia nucleare in condizioni estreme e reazioni di importante interesse astrofisico, che giocano un ruolo chiave nella nucleosintesi degli elementi in fenomeni esplosivi.
Le prestazioni attese sono fasci esotici con alte intensità, fino a 10^7 pps per nuclei come 16C, 13N, 18Ne, 38S, 34Ar, o comunque sufficienti, 10^5 pps nel caso di nuclei altamente esotici quali 14Be o 8B. La grande dispersione in energia permetterà l’utilizzo di FRAISE anche per selezionare, mediante opportuni collimatori, lo spread energetico dei fasci, che saranno utilizzati per l'esperimento NUMEN, a valori di 0.1%.
Tutto ciò consentirà, oltre alla prosecuzione di studi di ampia rilevanza scientifica già condotti ai LNS, di allargare notevolmente i campi di esplorazione scientifica tipici dei laboratori, potenziando ulteriormente il ruolo di leadership del laboratorio nel campo della fisica nucleare alle basse energie.
CICLOTRONE SUPERCONDUTTORE
Il potenziamento del Ciclotrone Superconduttore, avente come obiettivo l'aumento dell'intensità di ioni leggeri, si basa sull'applicazione di un modo di estrazione diverso da quello attualmente operativo: è l'estrazione per stripping, che consente il superamento del limite attuale sull'intensità per ioni con numero di massa A minore di 40. L'estrazione per stripping è basata sulla diminuzione di rigidità magnetica dello ione accelerato, causata da un aumento dello stato di carica, a seguito dell'attraversamento di un sottile foglio di carbonio (stripper).
A causa del brusco cambiamento in rigidità magnetica delle particelle dopo lo stripper, la traiettoria dopo lo stripper è molto differente dalla traiettoria di estrazione elettrostatica ed è molto deformata.L'alta deformazione della traiettoria di estrazione per stripping comporta la perdita delle proprietà focalizzanti del campo magnetico derivanti dalla simmetria a 3 settori, e pertanto è necessario prevedere due elementi di correzione del fascio, detti canali magnetici, che forniscono un contributo focalizzante nella zona di attraversamento del canale di estrazione.
L'estrazione per stripping richiede un nuovo canale di estrazione, diverso da quello attuale. Questo implica la necessità di costruire un nuovo criostato, contenente le bobine superconduttrici, nel quale sia stata praticata una idonea penetrazione per il nuovo canale di estrazione. La geometria dell'estrazione per stripping implica la necessità di una nuova linea di fascio in uscita dall'acceleratore. Questa sezione va a raccordarsi con la linea esistente già all'interno della sala Ciclotrone.
L'effetto del potenziamento del Ciclotrone Superconduttore in termini di diversificazione su nuovi domini applicativi è dato dall'apertura di nuove interessanti prospettive grazie alla possibilità di effettuare nuovi esperimenti non realizzabili precedentemente. Questo aumenterà il carattere di Large Scale Facility dei LNS, e conseguentemente aumenterà la domanda di utilizzo dell'infrastruttura di ricerca da parte della comunità scientifica, che potrà contare su una offerta diversificata rispetta al passato. La specifica delle prestazioni da conseguire è la seguente: intensità di ioni leggeri con A minore di 40 pari a 5x10^13 - 1x10^14 pps con perdite di fascio all'interno dell'acceleratore inferiori all'1%.
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