NDT Nanostructured Deuterated Targets optimization of laser-plasma parameters for electron screening measurement in astrophysics G. CRISTOFORETTI, L.A. Gizzi, L. Labate, T. Levato, G. Bussolino, M. Vaselli, M. Anania Intense Laser Irradiation Laboratory – National Institute of Optics (INO) - CNR

una breve introduzione… U e potenziale di screening parametro di Sommerfeld velocità relativa nel canale di entrata E/U e > 1000 screening trascurabile E/Ue < 100 screening importante, influenza l’estrapolazione a bassa energia Una stima accurata delle sezioni d'urto dei due canali della reazione D+D è necessaria per migliorare e verificare il modello di evoluzione stellare e cosmologico ~ 1 keV

L’idea alla base del progetto è quella di investigare la possibilità di produrre laser-plasmi di interesse astrofisico in cui misurare il fattore di screening e riscalarlo alle condizioni stellari. Laser-plasmi di interesse astrofisico Salpeter J. Phys. 7 (1954) 373 E’ necessario aumentare il rate di fusioni ( plasmi densi, con dinamica lenta, alta T ion ) MonteCarlo da modello idrodinamico di Anisimov – Nd:Yag 6 ns 600 mJ

possibili approcci 1. Targets micro-strutturati2. Targets nano-strutturati 3.Plasmi collidenti 4. Ablazione impulsata in acqua pesante Tentare il doppio impulso a) b) Taleyarkhan, R. P. et al., Science 295, 1868 (2002) Laboratori Nazionali del Sud e IMM-CNR (Catania) Laboratori INO-CNR (Pisa) Laboratori INO-CNR (Pisa) Nel caso più promettente si tenterà di misurare il fattore di screening presso i LNS (Catania) utilizzando bersagli deuterati Da decidere

Interazione con nano- micro-strutture Potenziali vantaggi: Aumentare l’assorbitività della radiazione laser da parte dei targets Generare plasmi caldi e stagnanti, con dinamica evolutiva complessivamente lenta. Alloggiare gli elementi, come ad esempio il deuterio, necessari per gli studi sulle reazioni di fusione. Dipole absorption  costante dielettrica della NP  m costante dielettrica del mezzo V = 4/3  R 3 Volume della NP Collisioni multiple Surface Plasmon Resonance

Attività da svolgere 2012 – caratterizzazione di plasmi da bersagli con nanoparticelle Sintesi NP via PLAL e predisposizione bersagli via “drop-casting”, si utilizzeranno NP di Au e Ag in risonanza con la radiazione laser Caratterizzazione plasmi ottenuti con ns e ps nel range W cm -2 – spettroscopia X e UV-Vis, TOF, interferometria Studi modellistici di collisionalità di plasmi e identificazione delle condizioni sperimentali ottimali 2013 – Caratterizzazione di plasmi collidenti (stagnazione/interpenetrazione) Pd target liquid

Competenze e attività dell’unità Attività meccanismi di ablazione laser, formazione del plasma e interazione laser-plasma in diversi regimi di intensità evoluzione dinamica e termodinamica del plasma sintesi di nanoparticelle via Pulsed Laser Ablation in Liquid meccanismi collettivi e delle instabilità parametriche generazione e caratterizzazione della radiazione X emessa da plasmi-laser meccanismi di accelerazione di elettroni ed ioni con tecniche basate sull'utilizzo dei laser Competenze tecniche interferometriche per analisi di plasmi spettroscopia radiazione X spettroscopia ottica scattering Thomson a 90° tecniche di imaging diretto e shadowgrafico misure Time Of Flights utilizzo di codici di simulazioni idrodinamici (Medusa, Pollux) e collisionali-radiativi (Fly)

Preventivo finanziario 2012 Missioni interne (meeting organizzativi, campagne sperimentali, ANGEL 2012) – 9000 Euro Materiale consumo (materiali per NP, caratterizzazione NP e bersagli, ottica) – 5000 Euro Costruzione (camera a vuoto) – 4000 Euro Calcolo – 2000 Euro Totale – Euro

Risorse umane INO-CNR (Pisa) G Cristoforetti (T.I. CNR, 80%), L.A.Gizzi (T.I. CNR, 20%), M.P. Anania (A.R., 20%), G. Bussolino (T.I. CNR, 40%), L. Labate (T.I. CNR, 20%), T. Levato (A.R. CNR, 20%), M. Vaselli (Ass. CNR, 100%) Totale 3.0 FTE LNS-INFN (Catania) IMM-CNR (Catania)