PACRI - Plasma Accelerator systems for Compact Research Infrastructures

ID Call: HORIZON-INFRA-2024-TECH-01-01 R&D for the next generation of scientific instrumentation, tools, methods, solutions for RI upgrade

Ruolo di Sapienza nel progetto: Other beneficiary

Responsabile scientifico per Sapienza: Enrica Chiadroni

Dipartimento: Scienze di base ed applicate per l'ingegneria

Data inizio progetto: 01/03/2025

Data fine progetto: 28/02/2029

Abstract del progetto:

Gli acceleratori al plasma alimentati da sorgenti laser avanzate e/o da linac compatti per elettroni sono componenti fondamentali per la prossima generazione di infrastrutture di ricerca verdi e sostenibili. Proponiamo un progetto sullo sviluppo di “sistemi di acceleratori al plasma per infrastrutture di ricerca compatte” (PACRI), che svilupperà tecnologie pionieristiche e di grande rilevanza per le future infrastrutture di ricerca (RI) europee. Gli obiettivi specifici di PACRI sono:
Lo sviluppo di moduli al plasma ad alta frequenza di ripetizione, come richiesto dal progetto ESFRI EuPRAXIA, capaci di estendere il suo ambito scientifico dalle sorgenti di radiazione ad alta brillantezza media alla fisica delle alte energie.
Il miglioramento delle prestazioni della tecnologia a radiofrequenza a conduzione normale per linac in banda X, aprendo la strada al funzionamento ad alta frequenza di ripetizione (fino al kHz) con particolare attenzione all'efficienza e al consumo energetico.
Lo sviluppo di componenti laser chiave necessari per incrementare la tecnologia laser ad alta potenza e alta frequenza di ripetizione, come richiesto dalle infrastrutture di ricerca ESFRI EuPRAXIA ed ELI.
Il raggiungimento degli obiettivi di PACRI consentirà la produzione di fasci di particelle e fotoni unici, con un'ampia gamma di applicazioni nella scienza ultrarapida, nell’imaging medico ad alta precisione, nella diagnostica dei materiali, nel trattamento medico e, a lungo termine, nello sviluppo di futuri collisori compatti. Questi sviluppi saranno utilizzati per futuri upgrade sostenibili di infrastrutture di ricerca esistenti presso INFN, Elettra, CERN, CNR, CNRS, DESY, ELI, GSI/FAIR e UKRI. Inoltre, PACRI supporterà l’implementazione dell’infrastruttura di ricerca distribuita EuPRAXIA di ESFRI, consolidando i suoi siti e i centri di eccellenza sviluppati nell’ambito del progetto in corso EuPRAXIA_PP. Il progetto finanzierà anche lo sviluppo di alcuni prototipi tecnici cruciali per l’attuazione del progetto EuPRAXIA e di altre infrastrutture di ricerca europee (ad esempio, permettendo importanti aggiornamenti dell’infrastruttura ELI-Beamlines). 

La Sapienza contribuisce a Work Packages del progetto PACRI:
WP3 – Teoria e simulazioni per acceleratori al plasma, a supporto della progettazione di componenti al plasma ad alta frequenza di ripetizione, attraverso modelli avanzati di interazione fascio–plasma–laser e strumenti di simulazione; e
WP5 – Diagnostica e strumentazione per acceleratori al plasma, finalizzato allo sviluppo di sistemi diagnostici per fasci ad alta ripetizione destinati a sorgenti FEL e ad applicazioni ad alta energia.
Nell’ambito del Task 3.3, Sapienza contribuisce allo sviluppo di uno strumento di post-processing per simulare l’emissione da elettroni accelerati nel plasma, includendo gli effetti di coerenza, compatibile con i codici PIC standard.
Nel Task 5.1, Sapienza lavora su diagnostiche trasversali compatte, in grado di risolvere dimensioni di fascio dell’ordine del micron.