L’Istituto Italiano di Fisica Nucleare (INFN) fu fondato a Frascati (RM) nel 1951 per mantenere e sviluppare la tradizione scientifica della fisica teorica e sperimentale iniziata negli anni ’30 da Enrico Fermi. L’INFN è dedicato allo studio dei costituenti fondamentali della materia e alle leggi che li governano. Per questo tipo di studi sono fondamentali macchine acceleratrici di particelle e alla fine degli anni ’50 fu qui costruito il primo elettrosincrotrone (vd Elettra) da quelli che poi sono diventati i Laboratori Nazionali di Frascati (LNF). Adesso essi costituiscono i più grandi laboratori dell’INFN e conducono studi sulla fisica delle macchine acceleratrici, la fisica subnucleare e nuclerare, la fisica della radiazione cosmica e la fisica con luce di sincrotrone.
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| AdA sul suo sostegno |
Il collisore elettrone- positrone ADONE di Frascati |
Il complesso DAFNE |
Nel 1957 fu costruito a Frascati il primo elettrosincrotrone in grado di accelerare gli elettroni fino ad 1 GeV. Nel 1961 entrò poi in funzione il primo Anello di Accumulazione (AdA), creato da LNF. La macchina fu concepita per fare esperimenti di collisione tra particelle e antiparticelle che ruotavano sulla stessa traiettoria ma in verso opposto: fu possibile osservare un singolo fotone generato dallo scontro elettrone-positrone. AdA era essenzialmente un grande magnete curvante che focalizzava il fascio lungo un’orbita circolare di 65 cm di raggio. Fu anche spedito a Parigi dove era disponibile un acceleratore lineare di maggiore intensità per cercare di ricreare dei mini Big Bang. AdA rimase in funzione fino al 1964.
Infatti un anno prima era iniziata la costruzione di ADONE (grande AdA) che iniziò la sua attività nel 1969 e terminò nel 1993. Dopo i primi esperimenti pionieristici, nel 1978 si intraprese un uso sistematico della radiazione di sincrotrone di ADONE. Questa veniva diretta verso il laboratorio PULS (Progetto Utilizzo Luce di Sincrotrone) e usata per compiere esperimenti nel campo della spettroscopia atomica e molecolare, per lo studio della struttura dei materiali, delle proprietà dei semiconduttori e per esperimenti nel campo della fotochimica e biofisica.
Dal 1999 a Frascati è entrato in funzione DAΦNE (Double Annular Factory for Nice Experiments), un acceleratore di elettroni-positroni. Questo viene usato essenzialmente per esperimenti sull’interazione forte e sulla fisica delle particelle elementari, ma nel complesso esistono anche 3 linee di luce di sincrotrone, DAΦNE-Luce.
Negli studi cristallografici si utilizza la radiazione X come sorgente per studiare la struttura della materia nell’ambito della chimica di base, della scienza dei materiali, della biologia, ecc… La produzione di raggi X da un anello di accumulazione ha fornito una innovazione tecnologica molto potente per la realizzazione di esperimenti nei vari campi di ricerca sempre più avanzati. Per questo motivo l’entrata in funzione di AdA nei primi anni ’60 ha significato l’inizio di una nuova era, sia per lo studio applicativo sia per l’innovazione tecnologica in questo settore. Oltre al complesso DAΦNE di Frascati, in Italia è presente il sincrotrone Elettra in provincia di Trieste (vd scheda) dove, dal 2009 è entrato in funzione un FEL che ha come sorgente un Laser ad elettroni liberi.