La European Spallation Source (ESS), che sarà la più potente sorgente di neutroni prodotti da un acceleratore mai realizzata, ha raggiunto un nuovo fondamentale traguardo per la messa in servizio del suo intero impianto. Per la prima volta, infatti, i protoni – che scontrandosi con un bersaglio serviranno a produrre i neutroni – sono stati accelerati fino all’energia di regime – 800 MeV (mega elettronvolt) – e trasportati per tutto il percorso, dalla sorgente di ioni fino al beam dump, dove il fascio è perso in modo controllato, a 542,5 metri nel tunnel dell’acceleratore. Questo risultato dimostra che l’acceleratore ESS funziona come un sistema integrato. È il risultato di anni di progettazione, produzione, collaudi, installazione e integrazione, e rappresenta un passo chiave verso la fornitura di fasci di protoni ad alta potenza al bersaglio, dove verranno prodotti neutroni per esperimenti scientifici. Questo traguardo è frutto di una forte collaborazione con più del 50% del budget totale fornito da contributi in kind delle nazioni partecipanti a ESS in tutta Europa. I contributi dei Paesi membri – inclusi sistemi a radiofrequenza, criomoduli, sistemi di diagnostica, vuoto, controllo e infrastrutture – sono ora integrati e funzionano come un’unica macchina.
In particolare, la costruzione dell’acceleratore lineare di ESS è avvenuta con un importante contributo dell’INFN. La sorgente di ioni, sviluppata ai Laboratori Nazionali del Sud (LNS) dell’INFN a Catania, opera in Svezia dal 2018, e ha ora raggiunto ottime prestazioni. Per quanto riguarda la parte iniziale del linac, quella a temperatura ambiente, l’INFN ha realizzato la principale componente – il DTL – una struttura 40 metri che necessita di altissima precisione meccanica, progettata e realizzata dai Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) e dalla Sezione INFN di Torino. Per quanto riguarda la parte superconduttiva, 36 cavità sono state progettate e costruite in Italia sotto la responsabilità dalla Sezione INFN di Milano. Tutti questi elementi sono ora in funzione nel tunnel dell’acceleratore.
“Possiamo dire che, dei circa 800 MeV raggiunti dal fascio di protoni, 440 MeV sono accelerati da cavità INFN! L’attività che ha portato a questo importante risultato per ESS è stata, nel suo complesso, preziosa per il consolidamento e la crescita dei gruppi coinvolti (Torino, Milano, LNS e LNL) con la formazione di un bagaglio di esperienza importante per i progetti nazionali, come il progetto SPES in fase di realizzazione ai Laboratori di Legnaro, e i futuri progetti internazionali a cui l’INFN potrà partecipare, come DONES”, sottolinea Andrea Pisent, ricercatore dei Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN e responsabile nazionale di ESS. “Questa esperienza, inoltre, è importante per la crescita professionale del personale tecnico, tecnologico, amministrativo e di ricerca, data la complessità gestionale di una attività che implica molte innovazioni procedurali e logistiche: tutto ciò costituisce un patrimonio di competenze del quale l’INFN continuerà a beneficiare nei prossimi anni”, conclude Pisent.
Per l’Italia, oltre all’INFN, ha fornito un importante contributo all’acceleratore di ESS anche Elettra-Sincrotrone Trieste che, in particolare, ha fornito magneti e relativi alimentatori, sistemi di diagnostica e una notevole parte dell’alimentazione RF della sezione superconduttiva, il tutto realizzato in grande sinergia tra il personale INFN e quello di Elettra. Inoltre, il CNR – Consiglio Nazionale delle Ricerche ricopre importanti ruoli di responsabilità nella progettazione e nella realizzazione degli strumenti VESPA e T-REX.
La prossima fase del progetto sarà dedicata alla messa a punto della qualità del fascio e all’aumento graduale dei livelli di potenza, in preparazione al beam on target, ossia il momento in cui i protoni colpiranno il bersaglio in tungsteno per produrre neutroni destinati alla ricerca scientifica.
