El Laboratorio Nacional INFN de Frascati ( LNF ) fue fundado en 1954 con el objetivo de promover la investigación en física de partículas, y más específicamente para albergar el electrosincrotrón de 1,1 GeV, el primer acelerador construido en Italia. [1] Posteriormente, el Laboratorio desarrolló el primer colisionador electrón-positrón : desde el primer prototipo AdA, que demostró su viabilidad, hasta el anillo ADONE y más tarde DAΦNE , todavía operativo hoy (2024). LNF también fue el sitio propuesto para el acelerador de partículas cancelado SuperB .
Además de realizar experimentos en sus propias instalaciones, los investigadores del LNF también participan en amplias colaboraciones en laboratorios externos, especialmente en el CERN y en Estados Unidos.
Se encuentra en Frascati , Italia .
El Laboratorio Nacional INFN de Frascati fue fundado en 1954 para albergar un sincrotrón de electrones de 1,1 GeV. El Sincrotrón de Electrones (también conocido como Sincrotrón de Electrones de Frascati , "elettrosincrotrone di Frascati"), construido bajo la dirección de Giorgio Salvini , comenzó a funcionar en 1959, generando haces de rayos gamma (incluso polarizados) de energía de 0,4-1,1 GeV y haces de electrones en los experimentos dirigidos por investigadores del INFN en colaboración con varias universidades italianas. El dispositivo era un anillo de 9 metros de diámetro que constaba de 4 imanes flexibles y 4 secciones rectas cortas.
Durante un seminario en 1960, Bruno Touschek propuso la idea de inyectar en el mismo anillo haces de electrones y positrones , circulando en direcciones opuestas, para estudiar sus colisiones. Así se construyó el AdA (Anello di Accumulazione), dentro de un electroimán de 1,5 m de diámetro donde el campo de radiofrecuencia aceleraría los haces hasta 250 MeV (energía en el centro de masas 500 MeV). El AdA fue trasladado más tarde al Laboratorio de Orsay, en París, que contaba con un inyector más potente; aquí se detectaron las primeras colisiones electrón-positrón.
El éxito de AdA condujo al diseño de una máquina más potente: ADONE , con 4 zonas experimentales y una energía de los haces de 1,5 GeV (energía del centro de masas de 3 GeV). ADONE comenzó a funcionar en 1969 y se apagó definitivamente en 1993. Los experimentos de ADONE giraban en torno a pruebas de electrodinámica cuántica (EDQ), factores de forma de protones y neutrones , estudio de muones y producción de multihadrones. Este último en particular, más abundante de lo previsto, representó una importante validación del modelo de quarks y la hipótesis del color.
En noviembre de 1974, dos días después del anuncio de SLAC y BNL , los experimentos de segunda generación de LNF observaron la partícula J/ψ . Para producir la J/ψ fue necesario operar ADONE a unos 100 MeV por encima de su energía nominal máxima; esa fue la razón por la que la J/ψ no había sido encontrada antes por experimentos de LNF.
En 2002, en la misma sala que ADONE, entró en funcionamiento la última máquina, DAΦNE , diseñada para funcionar en resonancia Φ , con haces de una intensidad increíble, para buscar la violación CP en los mesones neutros K ( experimento KLOE ). Muchos de los otros experimentos de DAΦNE se ocupaban de la producción de hipernúcleos (FINUDA) y del estudio de átomos kaónicos (DEAR, SIDDHARTA).
A partir del haz de electrones del acelerador lineal DAΦNE, en el laboratorio BTF (Beam Test Facility) se encuentran disponibles haces de partículas de diferentes tipos (electrones, positrones, fotones y neutrones). Los usuarios de esta infraestructura son investigadores italianos y extranjeros que vienen a probar y calibrar detectores para su uso en experimentos de física de altas energías. Recientemente, el BTF se ha modernizado con la construcción de una segunda línea de haz: la línea número 1, desde 2018, está dedicada exclusivamente al experimento PADME, para investigar la materia oscura , mientras que para las actividades de prueba se ha realizado la línea número 2.
Al mismo tiempo, algunos investigadores del LNF participaron en importantes experimentos extranjeros: en el CERN , en laboratorios estadounidenses ( Fermilab , SLAC , Jefferson Lab ), en Hamburgo y, recientemente, incluso en Pekín y Japón.
Especialmente relevante ha sido la participación del LNF en los experimentos ATLAS , CMS , ALICE y LHCb del colisionador LHC del CERN . También ha sido importante el papel del LNF en los experimentos de los Laboratorios del Gran Sasso: en particular, el experimento OPERA , que estudia la oscilación de neutrinos de un haz procedente del CERN.
En el LNF, gracias a la presencia de servicios de apoyo de alta tecnología, la actividad experimental también abarca el diseño y desarrollo de detectores destinados a ser empleados tanto en los experimentos locales como en los externos.
Un ejemplo de ello fue la antena criogénica Nautilus (1992-2018), en funcionamiento para la búsqueda de ondas gravitacionales , predichas por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein .
En el LNF también trabaja un grupo de físicos teóricos que, además de dirigir investigaciones independientes, ofrecen orientación y asesoramiento especializado a los grupos experimentales.
El diseño, la construcción y el trabajo en los distintos aceleradores LNF implicaron el nacimiento y el desarrollo de un gran número de físicos, ingenieros y técnicos expertos en la física de aceleradores, así como realizaciones externas, como el CNAO (Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica) en Pavía, y colaboraciones en futuros desarrollos del sector, como CLIC en el CERN.
En el Laboratorio también se han desarrollado nuevas líneas de investigación, en particular la instalación experimental SPARC, [2] que combina un haz de electrones de alta brillantez con pulsos láser ultrarrápidos de alta intensidad, dedicada a la investigación sobre la aceleración del plasma y el láser de electrones libres (FEL).
Una parte importante de las actividades del LNF es también la difusión de la ciencia. Se organizan periódicamente seminarios, reuniones, cursos de actualización para profesores de secundaria y eventos para el público en general, así como visitas escolares y jornadas para estudiantes. Además, la "Jornada de puertas abiertas" y la participación en la "Noche Europea de los Investigadores" son citas habituales.
En 2010, LNF participó en la colaboración SuperB , cuyo objetivo era construir en el emplazamiento de LNF un nuevo acelerador de partículas subterráneo de 1,25 km de circunferencia, SuperB. El proyecto fue cancelado por el gobierno italiano en 2012.
La plantilla del LNF está formada por unas 300 personas, divididas en:
Además del personal, el LNF también cuenta con personal anfitrión y asociado: estudiantes, doctorandos, así como investigadores de otras instituciones italianas e internacionales, que participan en las actividades del LNF.
El Laboratorio Nacional de Frascati está situado a unos 20 km de Roma, cerca de la ciudad de Frascati, en un área de 20 hectáreas con amplios espacios verdes. Un auditorio con capacidad para 300 visitantes permite al LNF organizar congresos de interés internacional.
41°49′15″N 12°40′23″E / 41.82070, -12.67313