INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
Il progetto EXIN (external injection) nasce dalla sfida di combinare acceleratori convenzionali con acceleratori al plasma.
La differenza principale tra questi tipi di acceleratori sta nel massimo campo accelerante che questi possono fornire: da una parte ci sono gli acceleratori convenzionali basati sulla radiofrequenza che sono limitati da breakdown elettrico a campi acceleranti dell’ordine di 10-100 MV/m e dall’altra ci sono gli acceleratori al plasma che invece sono in grado di produrre campi acceleranti dell’ordine di 10-100 GV/m. Tuttavia, gli elettroni accelerati tramite acceleratori al plasma hanno generalmente bassa qualità (alto spread di energia e alta emittanza e quindi bassa brillanza), il che rende difficile il loro utilizzo per produzione di radiazioni monocromatiche – sia di sincrotrone che da free-electron laser –, mentre gli elettroni accelerati in maniera convenzionale, pur raggiungendo energie molto più basse a parità di lunghezza accelerante, hanno una qualità elevatissima (basso spread di energia e bassa emittanza e quindi alta brillanza).
Il progetto EXIN si propone di sfruttare gli alti campi acceleranti che si possono raggiungere con i plasmi per post-accelerare elettroni di alta qualità accelerati con il linac convenzionale SPARC mantenendo soprattutto l’alta brillanza dei fasci di elettroni.
Questo verrà fatto sparando un fascio laser di alta potenza (FLAME) all’interno di un tubo capillare riempito di idrogeno; il fascio laser ionizzerà l’idrogeno e creerà onde di plasma: i fasci di elettroni di alta brillanza che provengono dal linac di SPARC verranno iniettati sulla cresta di quest’onda e saranno post-accelerati – proprio come un surfista su un’onda del mare.