Il Cabibbolab, Centro Internazionale di Fisica Fondamentale e Applicata promosso dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dall'Università di Roma Tor Vergata, avrà a disposizione un competitivo FEL (Free Electron Laser), in affiancamento al progetto dell'acceleratore SuperB.
Le caratteristiche uniche della luce del FEL (Free Electron Laser) di SuperB potranno servire obiettivi di fisica della materia, biologia e medicina, in sinergia con gli obiettivi di fisica fondamentale di SuperB, senza compromettere le prestazioni dell’acceleratore.
SuperB sarà così in grado di mettere da subito a disposizione della comunità scientifica internazionale un’infrastruttura multidisciplinare di altissimo livello.
In questo modo si allarga l’offerta scientifica del Cabibbolab. Il Linac (LINear ACcelerator) di SuperB è progettato per iniettare elettroni nell’anello dell’acceleratore a un’energia di 6 GeV e il suo disegno è perfettamente compatibile con un FEL ad alta prestazione, capace di produrre radiazione monocromatica nella regione dei raggi X “duri”, particolarmente indicata per lo studio della materia biologica e delle nanostrutture.
Oltre a esplorare i segreti della materia sub-nucleare, con SuperB sarà così possibile utilizzare nuove tecniche di indagine basate sulla formazione d’immagini a raggi X. Sarà possibile “radiografare” la materia con una risoluzione inferiore a 1 milione di volte il diametro di un capello e investigare la dinamica di fenomeni ultra-veloci, impossibili da fotografare con tradizionali strumenti di imaging. Le straordinarie potenzialità di questa tecnologia trovano applicazione nella scienza dei nuovi materiali, nello sviluppo delle nano-tecnologie, della biofisica delle cellule e della cristallografia delle proteine, con ricadute di grande portata anche in campo farmacologico e medico.
Il FEL consiste in un lungo magnete “ondulatore” formato da una successione di un gran numero di magneti con polarità alternata, in modo che l’elettrone sia costretto a percorrere una sorta di slalom. A ogni curva, la “frenata” degli elettroni si manifesta con l’emissione di una radiazione che opportunamente collimata e amplificata ha preziose caratteristiche di monocromaticità e coerenza, proprie della luce laser. La lunghezza d’onda della radiazione emessa dagli elettroni ha una lunghezza d’onda che dipende dalla loro energia: proprio questa caratteristica dei FEL consente di modificare il tipo di luce emessa, dall’infrarosso ai raggi X, semplicemente modificando l’energia del fascio di elettroni iniettati. Una seconda caratteristica rende i FEL unici nel panorama delle sorgenti di luce di sincrotrone: la possibilità di produrre impulsi di radiazione ultra-corti, sulla scala dei femto-secondi, utili a “filmare” la dinamica di processi estremamente veloci.
La realizzazione del FEL non compromette in alcun modo le prestazioni del Linac, già progettato per accelerare e iniettare gli elettroni nell’anello di SuperB. Sebbene avvenga con continuità, l’iniezione dei pacchetti di elettroni nel FEL è pulsata a una frequenza molto diversa da quella con la quale gli elettroni sono iniettati nell’anello di SuperB, senza limitazione alcuna delle prestazioni di quest’ultimo.
