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Sezione di Milano

Progetto STAR

Progetto STAR

 

Il Progetto STAR iniziera’ presto la fase di messa in funzione

 

Il Progetto STAR, una collaborazione tra UniCal, CNISM, INFN e Sincrotrone Trieste, si trova in una fase avanzata di installazione e test presso l’Universita’ della Calabria (UniCal) a Cosenza, uno dei maggiori campus universitari del Sud Italia. Qui, all’interno di un bunker radio-protetto dedicato, un piccolo acceleratore lineare produrra’ un fascio di elettroni ad alta brillanza che pilotera’ una sorgente avanzata di raggi X da Thomson back-scattering. Questa sorgente produrra’ fasci di raggi X monocromatici, polarizzati e accordabili, con energie variabili tra 30 e 140 keV.

Il contributo al Progetto STAR da parte della nostra Sezione INFN di Milano e’ stato rimarchevole, soprattutto dal punto di vista teorico e progettuale, e si estrinseca nella posizione di responsabilita’ nazionale del progetto, nonche’ nella condivisione del coordinamento tecnico. Un gruppo di fisici del Dipartimento di Fisica dell’Universita’ degli Studi ha pure fornito un contributo essenziale nella modellizzazione numerica e nella comprensione teorica di queste sorgenti di radiazione avanzate. La Divisione Acceleratori dei Laboratori Nazionali dell’INFN a Frascati (INFN-LNF) ha contribuito in modo cruciale alla progettazione, ai tests delle componenti, e alla installazione della macchina STAR presso il sito a UniCal: tuttora sta fornendo il supporto tecnico principale e condivide il coordinamento tecnico e la responsabilita’ dell’installazione e della sua messa in funzione, oltre a sviluppare efficacemente il trasferimento di competenze nei vari settori chiave (radio-frequenza, vuoto, controlli e diagnostica) al team di macchina residente a STAR.

Questa sorgente unica di raggi X sara’ principalmente dedicata ad esperimenti di studio della struttura della materia, di beni culturali e all’imaging radio-logico avanzato con capacita’ micro-tomografiche. Un esempio di tali esperimenti, nell’ambito dei beni culturali, che si potra’ replicare a STAR, e’ illustrato nell’articolo: Scientific Report 6, Article n.27227. Qui alcuni dei ricercatori impegnati nella realizzazione di STAR, nell’ambito di una collaborazione internazionale basata presso la Faciity Europea di Luce di Sincrotrone (ESRF a Grenoble), ha mostrato risultati eccellenti e del tutto senza precedenti nella lettura dei famosi Papiri di Ercolano, utilizzando la tecnica della tomografia a contrasto di fase (con energie di 80, 52 e 30 keV): un esperimento unico nel suo genere che avra’ un impatto molto rilevante sugli studi archeologici e culturali del settore.

 

Lo schema della macchina STAR consiste in: un foto-iniettore a radio-frequenza in banda S operante con una frequenza di ripetizione di 100 Hz (secondo al mondo ad operare in tale modalita’, di fondamentale importanza per ottenere i flussi previsti per gli esperimenti da realizzare con i fasci X), che produrra’ pacchetti di elettroni fino a 60 MeV mediante una sezione accelerante da 3 metri del tipo TW in banda S. Una linea di trasporto del fascio di elettroni a “dog-leg”, volta a schermare la line del fascio X dalla radiazione di fondo prodotta dalla corrente di buio dell’acceleratore lineare (la peculiarita’ di questa macchina e’ la produzione di fasci di elettroni di bassa emittanza e alta stabilita’, che permettera’ di raggiungere dimensioni focali al punto di collisione di soli 10-15 micron nel piano trasverso, con una stabilita’ di puntamento di pochi micron). Un sistema laser di collisione basato su un blocco Yb:Yag operante a 100 Hz di alta qualita’, sincronizzato al meglio di un picosecondo con il sistema laser che illuminera’ il foto-catodo per generare il fascio di elettroni. La collisione tra il fascio di elettroni stesso e l’impulso laser di interazione produrra’ per effetto Thomson back-scattering il fascio di raggi X monocromatici.

E’ da notare una forte sinergia del progetto STAR con il progetto ELI-NP-GBS in costruzione in Romania, di cui l’INFN e’ coordinatore principale a capo di una grande collaborazione europea denominata EuroGammaS: il gruppo progettista di ELI-NP-GBS e’ quasi coincidente con il gruppo progettista di STAR (di INFN-Milano e Univ. degli Studi di Milano), ed e’ riconosciuto internazionalmente come leader nel settore della teoria, modellizzazione e progettazione delle Sorgenti Compton/Thomson di raggi X e raggi gamma per la fisica e la fotonica nucleare, come si evince dalla bibliografia allegata in calce.

 

I primi fasci di Raggi X sono previsti per l’estate del 2017: A seguire alcune fotografie aggiornate (novembre 2016) della macchina STAR.

 

 

 

 

Bibliografia

 

Mass Media:

 

https://www.cnism.it/web/it/node/164#overlay-context=it/home

 

https://video.repubblica.it/next/the-innovation-place-nel-campus-in-calabria-si-fa-la-ricerca-del-futuro/224145/223401?video  (in particolare gli ultimi 5 minuti del video)

 

https://home.infn.it/it/comunicati-stampa/comunicati-stampa-2013/786-parte-in-calabria-la-fabbrica-di-raggi-x-superprecisi

 

https://www.youtube.com/watch?v=Y2r6Tc59dtw&feature=youtu.be

 

https://www.lametino.it/Ultimora/calabria-firmato-contratto-per-star-acceleratore-di-particelle-che-nascera-presso-unical.html

 

https://www.famedisud.it/star-ha-sede-in-calabria-lavveniristica-sorgente-di-raggi-x-per-indagare-la-materia/

 

 

 

 

Report Scientifici:

 

https://www.researchgate.net/publication/306374621_Status_of_the_STAR_Project

 

https://www.researchgate.net/publication/269634919_The_STAR_project

 

https://www.researchgate.net/publication/308793424_Applied_and_Fundamental_Science_at_STAR-LAB_Expression_of_Interest

 

https://www.researchgate.net/publication/280317287_Spatial_correlation_analysis_of_seismic_noise_for_STAR_X-ray_infrastructure_design

 

https://www.researchgate.net/publication/305952141_Study_of_photon-photon_scattering_events

 

https://www.researchgate.net/publication/260421557_Dual_color_X_rays_from_Thomson_or_Compton_sources

 

https://www.researchgate.net/publication/46092944_Start-to-end_simulation_of_a_Thomson_source_for_mammography

 

https://www.researchgate.net/publication/245122928_Compton_sources_for_Xg_rays_Physics_and_applications

 

 

 

Progetti collegati a STAR (ELI-NP, SPARC-LAB, proposta BriXS):

 

https://www.researchgate.net/publication/308793009_BriXS_BRIght_and_compact_X-ray_Source_Expression_of_Interest_1

 

https://www.researchgate.net/publication/299462137_The_SPARC_LAB_Thomson_source

 

https://www.researchgate.net/publication/307998315_Phase_space_analysis_of_secondary_beams_generated_in_hadron-photon_collisions

 

https://www.researchgate.net/publication/307571392_Compton_sources_for_the_observation_of_elastic_photon-photon_scattering_events

 

https://www.researchgate.net/publication/302977524_High_intensity_X_g_photon_beams_for_nuclear_physics_and_photonics

 

https://www.researchgate.net/publication/284216322_Polarization_of_x-gamma_radiation_produced_by_a_Thomson_and_Compton_inverse_scattering

 

https://www.researchgate.net/publication/280841417_Low_emittance_pion_beams_generation_from_bright_photons_and_relativistic_protons

 

https://www.researchgate.net/publication/280314838_Invited_Talk_at_Workshop_Future_Research_Infrastructures_Challenges_and_Opportunities_E_Fermi_School_Varenna_italy_July_9th_2015

 

https://www.researchgate.net/publication/298716560_6D_phase_space_electron_beam_analysis_and_machine_sensitivity_studies_for_ELI-NP_GBS

 

https://www.researchgate.net/publication/286115648_The_SPARC-LAB_Thomson_source_commissioning

 

https://www.researchgate.net/publication/261188151_Design_and_optimization_of_a_highly_efficient_optical_multipass_system_for_g_-ray_beam_production_from_electron_laser_beam_Compton_scattering

 

https://www.researchgate.net/publication/287645332_Optimizing_rf_linacs_as_drivers_for_inverse_compton_sources_the_ELI-NP_case

 

https://www.researchgate.net/publication/281987076_High_density_electron_beam_for_gamma-ray_compton_sources

 

https://www.researchgate.net/publication/251570670_Time_evolution_analysis_of_the_electron_distribution_in_ThomsonCompton_back-scattering

 

https://www.researchgate.net/publication/243461806_Electron_Linac_design_to_drive_bright_Compton_back-scattering_gamma-ray_sources

 

https://www.researchgate.net/publication/258810362_Nonlinear_effects_in_Thomson_backscattering

 

https://www.researchgate.net/publication/235799785_Phase_space_distribution_of_an_electron_beam_emerging_from_ComptonThomson_back-_scattering_by_an_intense_laser_pulse

 

https://www.researchgate.net/publication/233854465_Photon_flux_and_spectrum_of_g-rays_Compton_sources

 

https://www.researchgate.net/publication/233373593_A_European_Proposal_for_the_Compton_Gamma-ray_Source_of_ELI-NP

 

https://www.researchgate.net/publication/230800520_Electron_linac_optimization_for_driving_bright_gammaray_sources_based_on_compton_back-scattering

 

https://www.researchgate.net/publication/246195999_Proposal_of_Mo100gnMo99_reaction_study_using_Compton_back-scattering_gamma-ray_beams_at_INFN-LNF

 

https://www.researchgate.net/publication/223667370_Status_of_Thomson_source_at_SPARCPLASMONX

 

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