El Laboratori Nazionali di Legnaro ( Laboratorios Nacionales Legnaro , LNL ) es uno de los cuatro principales centros de investigación del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear (INFN). [1] El principal objetivo de investigación de este laboratorio son los campos de la física nuclear y la astrofísica nuclear , donde actualmente se utilizan cinco aceleradores. Es una de las instalaciones más importantes de Italia para la investigación en estos campos. [2] El principal proyecto futuro del laboratorio es la Producción Selectiva de Especies Exóticas (SPES), en la que se producirán diversos radionucleidos con fines de investigación y medicinales. [3]
La creación de un laboratorio en Legnaro se propuso por primera vez en 1956 para promover la investigación en física nuclear en Italia, además de los trabajos anteriores en física de partículas . En 1959, la Universidad de Padua decidió construir un nuevo laboratorio cerca de Legnaro, en lugar de instalar nuevos equipos en instalaciones más antiguas. El laboratorio fue fundado en 1960 por el físico Antonio Rostagni y la investigación comenzó al año siguiente. Después de que las investigaciones iniciales demostraron el papel concebido para los Laboratorios Legnaro en la investigación de la física nuclear, la instalación se integró al INFN en 1968. [2]
En los años siguientes, se instalaron o actualizaron varios aceleradores. El acelerador CN original, cuyas operaciones comenzaron con la apertura del laboratorio, se actualizó para permitir el uso y estudio de iones más pesados. En las décadas siguientes se instalaron instalaciones más avanzadas: el acelerador Tándem XTU en 1981 (inaugurado en 1982) y el Acelerador Lineal Superconductor (ALPI) en 1991. La instalación de nuevas instalaciones permitió realizar estudios más avanzados en los laboratorios de Legnaro, aumentando su importancia en la investigación internacional en física nuclear. [2]
Actualmente, la mayor parte del trabajo en los Laboratorios Nacionales de Legnaro involucra estudios de estructura nuclear , reacciones nucleares y espectroscopia de rayos gamma ; el último fue reconocido internacionalmente en la década de 1990. [1] El foco reciente de los Laboratorios Legnaro, y el principal proyecto de futuro, es SPES (Producción Selectiva de Especies Exóticas). [3] Desde 2007 se está construyendo un nuevo acelerador para la producción de haces de iones radiactivos , [4] y en diciembre de 2016 se inauguró la fase alfa del proyecto, que incluye un nuevo ciclotrón. [5] Las siguientes fases beta, gamma, y las fases delta son planificadas, aprobadas y financiadas por INFN y el gobierno italiano; Será posible sintetizar nuevos isótopos y producir en masa isótopos médicamente útiles una vez que estén terminados. [1]
Hay seis aceleradores en funcionamiento en los Laboratorios Nacionales de Legnaro: [1]
Todos los aceleradores se utilizan para acelerar varios iones con fines de física nuclear.
Los Laboratorios Nacionales de Legnaro albergan AURIGA , un detector de ondas gravitacionales para la investigación astrofísica de ondas gravitacionales . [6] Entró en funcionamiento en 2004 y ha estado en funcionamiento continuamente desde entonces. En 2016 se demostró que el detector de masas resonante AURIGA es suficientemente sensible para la búsqueda de materia oscura y quizás más adecuado que detectores más modernos como LIGO . [7] El experimento está cerrado y la antena AURIGA es una exhibición en LNL (desde abril de 2021).
El proyecto SPES ( Producción Selectiva de Especies Exóticas ) implica la construcción de varios aceleradores nuevos especialmente diseñados para la producción de radioisótopos. En la fase beta, se estudiarán la fisión a 10 13 fisiones por segundo [8] y la fragmentación del uranio para obtener isótopos exóticos ricos en neutrones y producir haces con estos isótopos a intensidades superiores a las disponibles actualmente. Estos incluyen núcleos cerca de las líneas de goteo nucleares y cierres de capas que desempeñan un papel importante en el proceso r astrofísico . [9] También se producirá en masa una variedad de radioisótopos de utilidad médica como parte de la fase gamma del proyecto. [1] [3] [8] Para 2017, se lograron avances significativos en la construcción de la instalación SPES; Se espera que los primeros haces de isótopos exóticos estén disponibles a finales de 2019. [9]
En varios laboratorios europeos, entre ellos los Laboratorios Nacionales de Legnaro, se están realizando experimentos con espectroscopía de rayos gamma . Abordan la estructura de los núcleos atómicos, así como sus estados libres y sus funciones en los procesos de nucleosíntesis . Actualmente, LNL produce haces de iones estables, pero con el desarrollo de SPES también estarán disponibles haces de iones radiactivos de alta intensidad. [10]
Los principales aparatos instalados en los laboratorios incluyen PRISMA [11] (espectrómetro magnético de iones pesados, con sistema de reconstrucción de trayectoria), GALILEO [12] (sistema detector de rayos gamma de germanio hiperpuro, que puede complementarse con detectores de centelleo ) y EXOTIC (un dispositivo para la producción y estudio de haces de luz exóticos).
Desde 2021, el espectrómetro europeo itinerante AGATA [13] (Advanced Gamma Tracking Array) está instalado en el complejo Tandem-Alpi-Piave. Actualmente está acoplado al espectrómetro magnético PRISMA. En el futuro, gracias a la nueva interconexión de haces entre el complejo Tandem-Alpi-Piave y el proyecto SPES, el sistema AGATA recibirá vigas exóticas producidas por la instalación SPES.