INFN - Laboratori Nazionali del Sud

I Laboratori Nazionali del Sud (LNS), istituiti nel 1976, sono uno dei quattro laboratori nazionali dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Le attività svolte presso LNS sono focalizzate principalmente alla ricerca di base nei settori della Fisica Nucleare, Astrofisica Nucleare e Particellare, includendo la ricerca applicata, con particolare riguardo alla Fisica degli acceleratori, alla Fisica dei plasmi, alla Fisica nucleare applicata alla medicina, alla biologia e ai beni culturali, nonché al monitoraggio ambientale e delle scorie radioattive.

I LNS dispongono di due acceleratori: un Tandem Van de Graaff avente una tensione massima al terminale di 15 MV e un Ciclotrone Superconduttore (CS) K800, compatto e dotato di bobine superconduttrici che operano a 4,2 K in elio liquido, in grado di generare un campo magnetico fino a 4,8 Tesla. Questi acceleratori permettono di produrre e accelerare fasci di ioni pesanti su un ampio range di massa (dall’idrogeno al piombo) ed energia (1-80 MeV/u), consentendo di studiare le proprietà della materia nucleare attraverso varie reazioni. Inoltre, con il metodo della frammentazione in volo, è possibile produrre fasci di ioni radioattivi. Attualmente è in corso un piano di upgrade del CS (progetto POTLNS) che prevede un incremento della potenza di fascio di 2 ordini di grandezza rispetto al valore massimo attuale.

Le ricerche sulla materia nucleare vengono condotte utilizzando grandi apparati di rivelazione come CHIMERA e MAGNEX, oltre a strumentazioni dedicate installate nelle sale sperimentali disegnate per accogliere l’attività di ricerca svolta da utenti esterni. E’ in fase di costruzione una nuova facility multidisciplinare denominata PANDORA, consistente in una  innovativa trappola magnetica per plasmi, con l’obiettivo principale di misurare i decadimenti radioattivi rilevanti per la nucleosintesi stellare degli elementi chimici.  Anche la Fisica Teorica trova ampio spazio in questi ambiti. Nel campo dell’Astrofisica Particellare, i LNS sono parte dell’infrastruttura sottomarina KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope), dedicata alla rilevazione di neutrini ad alta energia provenienti da sorgenti galattiche ed extragalattiche.

Per quanto riguarda la fisica applicata alla medicina, i LNS collaborano con il Policlinico Universitario di Catania, ospitando CATANA (Centro di Adroterapia e Applicazioni Nucleari Avanzate), una sala dedicata al trattamento dei melanomi e delle patologie oculari che utilizza fasci di protoni generati dal ciclotrone superconduttore.

Presso i LNS inoltre sono operativi altri laboratori: LANDIS  (Laboratorio di Analisi Non Distruttive In Situ per i beni culturali), LARA, un laboratorio per la radioattività ambientale e altri dedicati a studi multidisciplinari, quali fotonica, biologia e chimica. Infine, è attualmente in fase di costruzione la facility I-LUCE (INFN-Laser Induced Radiation Production), finanziata da fondi PNRR (Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza), che ospiterà un laser avente una potenza pari a 350 TW (23 fs), progettato per accelerare ioni ed elettroni mediante la tecnica di accelerazione laser-target. Questa facility sarà aperta a ricercatori e utenti esterni per svolgere attività di ricerca all’avanguardia sui plasmi e sull’accelerazione laser-plasma.

La sede principale dei LNS si trova in via S. Sofia 62, Catania, dove sono collocati acceleratori, sorgenti di ioni, linee di fascio, apparati sperimentali, laboratori e impianti tecnologici, oltre agli uffici e ai servizi amministrativi. I Laboratori sono, inoltre corredati di altre due sedi distaccate: una al porto di Catania, adibita al montaggio e alla gestione di componenti dell’infrastruttura KM3NeT, e un’altra a Portopalo di Capo Passero, sede per l’acquisizione dei dati dai rivelatori sottomarini connessi alla terra tramite cavo elettro-ottico.