INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
SPARC_LAB (Sources for Plasma Accelerators and Radiation Compton with Laser And Beam) è un laboratorio dei LNF nato dalla fusione dei precedenti progetti SPARC e PLASMONX ed è caratterizzato da un fotoiniettore per elettroni ad alta brillanza, SPARC, e da un laser ad alta potenza (centinaia di TW), FLAME.
Il fotoiniettore di SPARC accelera fasci di elettroni ad alta brillanza fino a 170 MeV o fino a circa 100 MeV quando il fascio è compresso fino alle durate di un decimo di picosecondo (10-13s). Il fascio di elettroni viene impiegato per diversi tipi di esperimenti. Può essere usato per generare un Laser ad Elettroni Liberi (FEL) facendo passare il fascio di elettroni in 12 m di ondulatori e ottenendo luce coerente tra 800 nm (infrarosso) e 40 nm (ultravioletto) e dalla durata molto corta (decimi di picosecondo). È anche possibile realizzare una sorgente THz ad alta potenza e accordabile su diverse frequenze e bande che è usata in esperimenti di diagnostica longitudinale del fascio di elettroni e per indagare la struttura della materia a livello atomico e molecolare. Recentemente abbiamo focalizzato maggiormente i nostri studi sull’accelerazione a plasma, che permetterà di incrementare il gradiente accelerante di 2-3 ordini di grandezza, riducendo di molto le dimensioni della sezione accelerante del fotoiniettore, grazie all’interazione del fascio di elettroni con il plasma, un gas ionizzato.
Il laser FLAME produce impulsi laser infrarossi a 800 nm con 5 J di energia, compressa fino a una durata di 25 femtosecondi (25 · 10-15s). Questi impulsi ultra-intensi sono utilizzati per diversi studi di interazione con la materia, ad esempio generazione e accelerazione di elettroni tramite LWFA, generazione e accelerazione di protoni e ioni tramite il meccanismo TNSA, studi di nuove sorgenti di radiazione e diagnostiche per fasci di elettroni. SPARC e FLAME possono anche lavorare insieme: è stata realizzata una sorgente di raggi x tramite Thomson back-scattering e sono previsti esperimenti di accelerazione laser-plasma del fascio di elettroni del fotoiniettore.
SPARC_LAB è anche coinvolto di diversi progetti internazionali, come EuPRAXIA e CompactLight.