Le Prospettive dei LNF Mario Calvetti Presentazione del Piano Triennale dell’INFN Frascati 9-10 Giugno 2005 Agenda: 1)DA  NE 2)Non DA  NE 3)Programma.

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1 Le Prospettive dei LNF Mario Calvetti Presentazione del Piano Triennale dell’INFN Frascati 9-10 Giugno 2005 Agenda: 1)DA  NE 2)Non DA  NE 3)Programma per il futuro (abbiamo una proposta) Discussione nelle Commissioni Scientifiche con successiva decisione dell’INFN

2 LNF Panorama dei LNF Acceleratori ATLAS LHC-b BABAR CDF Astroparticelle ICARUS OPERA PVLAS RAP ROG(NAUTILUS) VIRGO WIZARD LARES Fisica Nucleare 1.AIACE 2.HERMES 3.GRAAL 4.SIDDHARTA 5.VIP 6.GRAAL Ricerche varie ARCHIMEDE CORA DEUTER E-CLOUD FLUKA FREETHAI LAZIO-SIRad MINCE MA-BO MIVEDE2 POLYX SUE SAFTA2 SI-RAD GILDA …….di questo oggi non parlo……

3 LNF Panorama LNF 1.Fisica Teorica 2.Fisica Fondamentale: KLOE, FINUDA, DEAR 3.Fisica con Luce di Sincrotrone: IR, UV, raggi X 4.Fisica con elettroni dal LINAC (BTF): positroni nei cristalli (channeling), nanotubi, calibrazioni, ecc 1.Fisica con atomi kaonici : SIDDHARTA 2.Fisica degli Acceleratori: SRFF in DAFNE 3.Fisica dei FEL: SPARC e SPARCX 4.Fisica con LASER di alta potenza: PLASMONX, FLAME 5.Fisica Sanitaria e Trasferimento Tecnologico: CNAO 6.Fisica con Luce di Sincrotrone: Nuove Linee Oggi Oggi e Domani nei LNF

4 Peak luminosity evolution in 2004-5 Gli elementi cardinali delle scelte sono…….. L = 1.4 10 32 cm -2 s -1 …..e la Fisica….. KLOE FINUDA LUCE DI SINCROTRONE FISICA di MACCHINA-SRFF FASCI ESTRATTI

5 La fisica di KLOE : Vus da KL, KS e K carichi fattori di forma dei mesoni K fattori di forma dei pioni/g-2 decadimenti rari dei Ks decadimenti radiativi dei K carichi decadimenti semileptonici delKS Limiti sui decadimenti Ks che violano CP Misure di precisione sui decadimenti del KL Vita media del KL KS in  Decadimenti radiativi della  decadimenti dell’eta interferometria kaonica 1.2 ft -1 raccolti (120 pb -1 /mese), 2ft -1 a fine anno. 200-300 pb -1 a 1000 MeV (sotto la  ) KLOE finisce a Marzo 2006 Da 2ft-1 a 100 ft-1 per i decadimenti rari! Molto difficile!

6 First application of Invariant mass spectroscopy (K  stop, pp  ) First observation of K  pp bound state with FINUDA K  “pp”  X    p p    p (  X) inv. Mass. Phys. Rev. Lett. 94 212303 (3 June 2005) Step 1: selection of  events Step 2: inv. Mass of back-to-back -p events

7 Next FINUDA data taking Targets choice: 2x 6 Li, 2x 7 Li, H 2 O, D 2 O, 2x 9 Be Expected results with ~ 1 fb -1 1)Litium targets: confirm with ~ ten fold better statistics K-pp bound states and search for K-pn and higher number of nucleons K-bound states; study of hypernuclear weak decays 2)high resolution and high statistic hypernuclear spectroscopy and weak decays of 9 Be (never done before) 3)high resolution and high statistic hypernuclear spectroscopy and weak decays of 16 O (poorly studied) 4)Low momentum kaon interaction on proton and neutron Programma di lungo respiro, appena cominciato…..

8 DA  NE Spectral range I programmi di DA  NE per la luce di sincrotrone E.Burattini Iniziato il Potenziamento delle attività Luce di Sincrotrone a DAFNE Linea Infrarossa, UV, e raggi X

9 BRUKER Equinox 55 BRUKER IRscope 1 LINEA INFRAROSSA A.Marcelli M.Cestelli

10 June 2005 30 proposals >70 users June 2005 30 proposals >70 users TARI1+I3 EU@SINBAD Dal 2001 al 2004 Lavora in completo parassitaggio. Nel 2005 5 giorni dedicati. 13 pubblicazioni (06/2005) C.Guaraldo, A.Marcelli

11 Characteristics - Wiggler soft x-ray beam line - Critical energy 284 eV - Working range 1.3- 4.0 keV - Double crystal mono- chromator - Soft X-ray absorption spectroscopy and tests of soft x-ray optics and detectors. DA  NE Soft X-ray and UV beamline A.Balerna, G.Cinque

12 Future of X rays beam line A.Balerna New acquisition system using VME cards controlNew acquisition system using VME cards control Remote control of all movements including input and output slits, monochromator and sample holder.Remote control of all movements including input and output slits, monochromator and sample holder. Realization of a beam monitorRealization of a beam monitor Improvements related to sample preparation and conditioning (cryostat)Improvements related to sample preparation and conditioning (cryostat) Possible insertion of a focusing mirror to increase the photon flux at the sample positionPossible insertion of a focusing mirror to increase the photon flux at the sample position Collaboration with Lure laboratory (Fr) and use of a 7 elements HP- Ge detector for x-ray fluorescence measurements.Collaboration with Lure laboratory (Fr) and use of a 7 elements HP- Ge detector for x-ray fluorescence measurements. XAFS measuring Auger electron current and soft x-ray fluorescenceXAFS measuring Auger electron current and soft x-ray fluorescence La linea dei raggi X viene migliorata per renderla facilmente usabile da utilizzatori esterni.

13 I norm = 750 mA SUVRAD: Luce UltraVioletta a DAFNE DA  NE è una candela di riferimento! E.Pace - Firenze

14 Utilizzo del fascio UV Test di rivelatori e materiali per ottica e rivelazione di fotoniTest di rivelatori e materiali per ottica e rivelazione di fotoni Misure di spettrofotometriaMisure di spettrofotometria Misure di polarimetria UV e VUVMisure di polarimetria UV e VUV Calibrazione assoluta di rivelatoriCalibrazione assoluta di rivelatori Misure finalizzate ad esperimenti su meteoriti, micrometeoriti, e astrobiologiaMisure finalizzate ad esperimenti su meteoriti, micrometeoriti, e astrobiologia Misure su rivelatori a diamante, SiC e silicio realizzati e/o studiati a FirenzeMisure su rivelatori a diamante, SiC e silicio realizzati e/o studiati a Firenze Misure di caratterizzazione di PMT e adattatori otticiMisure di caratterizzazione di PMT e adattatori ottici Realizzazione di rivelatori a matrice con ricadute tecnologiche anche negli altri intervalli spettraliRealizzazione di rivelatori a matrice con ricadute tecnologiche anche negli altri intervalli spettrali Progetti europei IRSRI, HEAPNETProgetti europei IRSRI, HEAPNET Progetto ESA tecnologico ALSOProgetto ESA tecnologico ALSO Progetti spaziali EUSO, SCORE/HERSCHEL e Solar OrbiterProgetti spaziali EUSO, SCORE/HERSCHEL e Solar Orbiter Faremo questo laboratorio di interesse generale Inoltre…….

15 Nuova Linea di Luce Nuovo Laboratorio DAFNE-L2 Strumentazione adatta per SPARCX DAFNE-LE.Burattini BTF R.Cimino

16 Control room § Flux: 1  10 10 particles/pulse § Energy: 25  750 MeV § Repetition rate 50 Hz § Pulse Duration 1 or 10 ns § p resolution: 1% § Spot size  x,y ≈ 2 mm BTF beam characteristic Fasci di Elettroni e Positroni estratti dal LINAC

17 UTILIZZATORI FASCI ESTRATTI (2003-2005) AIRFLY: experiment dedicated to the measurement of AIR FLourescence Yield and lifetimeAIRFLY: experiment dedicated to the measurement of AIR FLourescence Yield and lifetime LCCal: energy resolution and linearity study of a hybrid electromagnetic calorimeter for future Linear Collider experimentsLCCal: energy resolution and linearity study of a hybrid electromagnetic calorimeter for future Linear Collider experiments AGILE: performances study of the silicon tracker device installed in the ``Astro-rivelatore Gamma a Immagini LEggero'' gamma ray detectorAGILE: performances study of the silicon tracker device installed in the ``Astro-rivelatore Gamma a Immagini LEggero'' gamma ray detector LNF-LHCb: test of efficiency for the MWPC and GEM detectors for LHCb detectorLNF-LHCb: test of efficiency for the MWPC and GEM detectors for LHCb detector CaPiRe: efficiency study of large glass chamberCaPiRe: efficiency study of large glass chamber RAP: measurement of particle energy conversion efficiency in acoustic vibrationRAP: measurement of particle energy conversion efficiency in acoustic vibration SIDDHARTA: triggerable Silicon Drift Detector for future nuclear physics detectorSIDDHARTA: triggerable Silicon Drift Detector for future nuclear physics detector FLAG: test of very high sensitivity beam fluorescence detectorFLAG: test of very high sensitivity beam fluorescence detector CRYSTAL: study of the particle channeling effect via a bent crystalCRYSTAL: study of the particle channeling effect via a bent crystal MEG: test of scintillator timing resolution for   e-  decay experimentMEG: test of scintillator timing resolution for   e-  decay experiment NANO: particle channeling effect via nanometric structureNANO: particle channeling effect via nanometric structure APACHE-LHCb: areogel omogenity measurement for LHCb-RICH detectorAPACHE-LHCb: areogel omogenity measurement for LHCb-RICH detector MCAL: study of high rate perfomance of scintillator CsI(Tl) detector (AGILE)MCAL: study of high rate perfomance of scintillator CsI(Tl) detector (AGILE) LAZIO: Low Altitude Zone Ionizing Observatory test of silicon and scintillators detectors (Wizard collaboration)LAZIO: Low Altitude Zone Ionizing Observatory test of silicon and scintillators detectors (Wizard collaboration) BTeV: test of max straw-tube vertex prototypeBTeV: test of max straw-tube vertex prototype BTFLAB: educational activities with university students, high school teachers, and stagesBTFLAB: educational activities with university students, high school teachers, and stages AIACE: Test of Cherenkov detector prototypeAIACE: Test of Cherenkov detector prototype Molti utilizzatori dei fasci del LINAC….è necessario un Potenziamento della struttura.

18 BTF photon tagged source AGILE GRID photon calibration spectrometer silicon tagging target silicon detectors The AGILE Gamma Ray Imaging Detector calibration at BTF is aimed to obtaining detailed data on all possible geometry and conditions. BTF can provide data in the most significant energy region (20-700 MeV) Future development: Photon tagged source Neutron source G.Mazzitelli L.Quintieri

19 FISICA DEGLI ACCELERATORI (Ricordo che DA  NE stesso è un esperimento) Proposta per esperimento di controllo dinamico della lunghezza dei pacchetti di elettroni a fascio singolo, per applicazioni FEL, ed in interazione SRFF (S uperconducting R adio F requency F ocusing )

20 SC 1.3 GHz cavity Experimental studies on short-bunches and bunch-length modulation at DA  NE SRFF = Superconductive RadioFrequency Focusing EXPERIMENT Longitudinal phase space RF input RF center RF output IP Bunch length Energy spread

21 Ultra-Short Bunch (1-3 mm) with modulation (SRFF) obtained with large or small  c options: 1.Demonstration of the bunch length variation along the ring; 2.Study the single bunch dynamics 3.Study of the 3D coupled dynamics (dynamic aperture); 4.Production of CSR; 5.Study the multibunch dynamics and LFB behaviour at very large synchrotron tunes; 6.Storing high multibunch current ( > 500 mA) 7.Collisions of short bunches (with  y < 1 cm) Experimental Measurements

22 SRFF experiment International Workshop in November in FRASCATI 1.Referee report soon 2.Discussion in the NTA Scientific Committee 3.International Workshop 4.Discussion in the NTA Scientific Committee Collaboration with other Labs is NECESSARY NTA = Nuove Tecniche di Accelerazione

23 KLOE in presa dati sulla  fino a 2ft-1 spazzolata sulla  (4 punti) 300pb-1 a 1000 MeV (sotto la  ) per  KLOE esce dalla sala. FINUDA completa i miglioramenti dell’apparato entra in macchina a fine Marzo 2006 per almeno 2-3 anni 2006-2008 SIDDHARTA in costruzione, entra in macchina nel 2007 nella sezione dritta di KLOE per due anni 2007-8 SRFF entra in macchina fine 2007 DAFNE-L, BTF sempre PROGRAMMA DI DA  NE 2005-2008

24 Ma ci sono altre CONCLUSIONI: È difficile avere una macchina di alta intensità, e/o più alta energia, nell’edificio di DAFNE Interesse per la fisica dei Fattori di Forma del p e del n Interesse per la Fisica delle interazioni  Interesse per la Fisica degli Ipernuclei con FINUDA Interesse per la Fisica degli atomi Kaonici Interesse a completare la Fisica di KLOE nel miglior modo possibile Interesse a potenziare l’uso della luce di sincrotrone Interesse a potenziare l’uso di fasci estratti ….allora !?…………………..

25 ….proponiamo di migliorare DAFNE: In Luminosità sulla  (un fattore 4?) In Energia, continua fino a 2.4 GeV Calendario: Progetto pronto a fine anno Opinione Commissioni Scientifiche inizio 2006 Disegno costruttivo nel 2006 Costruzione 2007-2008-2009

26 ATTIVITA’ non a DA  NE Fisica con i FEL Fisica con LASER di alta Intensità CNAO adroterapia CTF3 R&S linear collider at CERN EUROTeV linear collider Tecnologia delle RF

27 S orgente P ulsata A uto-amplificata R adiazione C oerente Self-Amplified Pulsed Coherent Radiation Nei LNF L.Palumbo

28 Undulator Radiation The electron trajectory is inside the radiation cone if The electron trajectory is determined by the undulator field and the electron energy TUNABILITY

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32 Schematic layout 14.5 m1.5m 11º 10.0 m 5.4 m quadrupoles dipoles Diagnostic Photoinjector solenoid RF sections RF deflector collimator 25º

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34 Diventerà il nuovo laboratorio per FLAME Frascati Laser for Acceleration and Multidisciplinary Experiment D.Giulietti FRASCATI HILL

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36 LINAC UNDULATOR synchronisation uncompressed pulse vacuum compressor acceleration chamber detectors area control & data

37 Experimental setup for LWFA acceleration of externally injected electrons in a gas-jet plasma TeraWatt GigaVolt/m

38 Un LASER di alta intensità INSIEME agli elettroni di SPARC costituisce un laboratorio unico. Accelerazione di pacchetti di elettroni di alta qualità Inseminazione della luce SASE nell’ondulatore Thomson scattering per produzione di raggi X Sorgente pulsata di raggi , elettroni, neutroni Biofisica Scienza dei materiali ……………… ………………… ……………….. APPROVATO DAL COMITATO SCIENTIFICO NTA

39 Brilliance of X-ray radiation sources FEL Covering from the VUV to the 1 Å X-ray spectral range: new Research Frontiers SPARX TTF 12.41.240.124 (nm) PLASMON-X Compact Thomson Sources extend SR to hard X-ray range SPARCX È STATO FINANZIATO DAL MINISTERO L.Palumbo

40 Fasci estratti di elettroni e positroni fino a 1.5 GeV Sorgente di adroni via fotoproduzione Channeling X rays.......... LINAC Finanziato dal Ministero Ondulatore Sala sperimentale

41 2010 - 40-100 nm FERMI Trieste (user facility) 2010 - < 10 nm SPARX Frascati (test facility) SPARCX Scala dei tempi

42 CENTRO NAZIONALE ADROTERAPIA ONCOLOGICA Grande Impegno dell’INFN C.Sanelli

43 Synchrotron Magnets Under Construction by ANSALDO Superconduttori N. 21 Dipole Magnets N. 2 Dipole Magnets with Hole (HEBT) N. 2 Half Dipole Magnets(HEBT) N. 25 Quadrupoles N. 5 Sextupole (1.5 mm) N. 2 Resonance Sextupole N. 11 Horizontal CorrectorsN.1 N. 38 Quadrupoles (HEBT) N. 19 Corrector Magnets (HEBT) N. 2 Dipole Magnets (MEBT) N. 10 Quadrupoles (MEBT) N. 8 Corrector Magnets (MEBT) N. 9 Vertical Correctors

44 Altri Obiettivi con INFN Cavità RFINFN - Mi(C. De Martinis)Cavità RFINFN - Mi(C. De Martinis) Monitoraggio dei FasciINFN - To(R. Cirio)Monitoraggio dei FasciINFN - To(R. Cirio) Magneti VerticaliINFN - Ge(P. Fabbricatore)Magneti VerticaliINFN - Ge(P. Fabbricatore) RadiobiologiaINFN - LNL(R. Cherubini)RadiobiologiaINFN - LNL(R. Cherubini) LINACINFN – LNL(C. Roncolato)LINACINFN – LNL(C. Roncolato) DosimetriaINFN – LNS(Da definire)DosimetriaINFN – LNS(Da definire) Sorgenti INFN – LNS(G. Ciavola)Sorgenti INFN – LNS(G. Ciavola) CNAO operativo a fine 2007

45 CLIC Test Facility CLIC Test Facility is an International Project, based at CERN, aimed to demonstrate the feasibility of a Multi TeV Linear Accelerator of reasonable length using the dual beam accelerator scheme. The INFN has full responsibility of the study, project, realization, installation and commissioning of the first recombination ring, Delay Loop (DL), and the transfer line connecting Linac and DL including the Stretcher- Compressor chicane.

46 Delay Loop and transfer line final lay-out Transfer line: installed and commissioned. Delay Loop: installation spring-summer 2005, commissioning autumn 2005 D.Alesini, G.Benedetti, C.Biscari, R.Boni, M.Castellano, A.Clozza, A.Drago, D.Filippetto, A.Gallo, A.Ghigo (resp), F.Marcellini, C.Milardi, L.Pellegrino, B.Preger, M.A.Preger, R.Ricci, C.Sanelli, M.Serio, F.Sgamma, A.Stecchi, A.Stella, M.Zobov + Accelerator Division Technical Staff

47 Combiner Ring: INFN design The INFN collaboration foreseen the realization of the vacuum chamber components (2005-2006) and to participation to the commissioning of the entire machine (2006-2008)

48 EUROTeV-LNF International Linear Collider (ILC) EUROTeV: “European Design Study towards a Global TeV Linac Collider”EUROTeV: “European Design Study towards a Global TeV Linac Collider” Finanziato dal 6º Programma Quadro della Commissione EuropeaFinanziato dal 6º Programma Quadro della Commissione Europea Inizio Gennaio 2005, durata 3 anniInizio Gennaio 2005, durata 3 anni Partecipazione: 6 ricercatori DA + 1 ric. DR per il coordinamento di 3 tasksPartecipazione: 6 ricercatori DA + 1 ric. DR per il coordinamento di 3 tasks 1 contratto europeo Post-Doc da assegnare1 contratto europeo Post-Doc da assegnare Impegno di coordinamento di un Working PackageImpegno di coordinamento di un Working Package

49 Contributo LNF a EUROTeV Coordinamento del Working Package sui Damping Rings (S. Guiducci)Coordinamento del Working Package sui Damping Rings (S. Guiducci) –ECLOUD: Studio dell’instabilita’ di e-cloud Code benchmarking at DAFNE (C. Vaccarezza)Code benchmarking at DAFNE (C. Vaccarezza) Misure di SEY (Secondary Emission Yield) (R.Cimino)Misure di SEY (Secondary Emission Yield) (R.Cimino) –RFSEP : Applicazione di deflettori RF per iniezione ed estrazione nei damping rings. (D. Alesini, F. Marcellini) –WGLRDYN: Modello del campo dei magneti Wiggler e calcoli di apertura dinamica. (M. Biagini) Participazione al Working Package GANMVLParticipazione al Working Package GANMVL (Global Accelerator Network Multipurpose Virtual Laboratory) (G. Di Pirro)

50 1) Fenomenologia delle particelle elementari e fisica presso gli acceleratori. (potenziamento del gruppo teorico locale per la Fisica di LHC) (Isidori, Pancheri, + x ) 2) Fisica della materia allo stato condensato e spettroscopie di luce di sincrotrone (Bellucci, Benfatto, Natoli, Palumbo, Tenore) 3) Astrofisica particellare (Nardi) 4) Fisica Teorica propriamente detta: Teorie dei campo (anche su reticolo), Cromodinamica Quantistica, Teoria delle stringhe e Teorie supersimmetriche (Bellucci, Lombardo, Palumbo) GRUPPO TEORICO dei LNF

51 1)PROGRAMMI VASTO PUBBLICO - VISITE GUIDATE : circa 4000 visitatori/anno - EVENTI: Settimana della Scienza, Open Day, ScienzaOrienta - CONFERENZE DIVULGATIVE PRESSO LE SCUOLE - INCONTRI CON L’AUTORE - EVENTI WYP 2005: Masterclasses, Fisica e Musica, Fisica e Teatro 2)PROGRAMMI SCUOLA -STAGES LNF per studenti di scuole medie superiori - IV e V anno 2005 = circa 500 studenti e 55 tutori LNF Stage Invernale Residenziale, Stages Invernali, Stages Estivi e Residenziali Percorsi formativi -INCONTRI DI FISICA (V edizione, 4-6 Ottobre 2005) per docenti di scuola media superiore. Conferenze e gruppi di lavoro circa 200 partecipanti e 70 relatori/tutori ogni anno. - LEZIONI DI FISICA 3)BANCHE DATI, PAGINE WEB e MATERIALE DIVULGATIVO 4)CONFERENZE: 2005 = 26 Conferenze in programma Divulgazione

52 1.Analisi degli Esperimenti LHC, centro di calcolo e Gruppo Teorico 2.Laboratorio R&S rivelatori ed applicazioni mediche 3.Laboratorio Fisica nello Spazio 4.Laboratorio R&S Fisica Sanitaria 1.DOPO DAFNE?!!?? Oltre il 2009….. …i sogni sono nella pianura di Torvergata…….una cosa alla volta..…stiamo lavorando ….abbiamo bisogno del vostro contributo…ovviamente A cosa stiamo pensando: In Febbraio-Marzo Workshop al tema: La fisica del sapore nel 2015: B factory, ICHEP, LHC. Theory and Experiment

53 LNF: Un Laboratorio Multidisciplinare Elettroni-fotoni-acceleratori-fasci di test-laser-ricerca e sviluppo rivelatori-tecnologia degli acceleratori- FELverde-FELx- Fisica delle particelle Fisica fondamentale Fisica degli acceleratori Fisica dei Laser ……..è il vostro laboratorio……..

54 Riteniamo necessario il parere della CSN1 per proporre all’INFN il progetto di upgrade di DAFNE Fisica e macchina 1)Presentazione del progetto (preliminare) a Settembre 2)Lavori della commissione 3)Conclusione lavori Dicembre