Un team internazionale guidato da ricercatori Enea e tedeschi ha ottenuto alla National Ignition Facility della California un risultato record nella conversione di energia in raggi gamma ed elettroni utilizzando laser ad altissima potenza e materiali avanzati micro-strutturati. L’esperimento, realizzato presso il piu’ grande impianto laser al mondo, ha raggiunto un’efficienza fino a dieci volte superiore rispetto ai precedenti risultati internazionali. La ricerca è stata condotta da Enea insieme all’Universita’ di Francoforte, al Centro Ricerche GSI di Darmstadt e al Lawrence Livermore National Laboratory nell’ambito del programma NIF Discovery Science. Il risultato e’ stato ottenuto utilizzando il laser Advanced Radiographic Capability della National Ignition Facility e materiali innovativi a bassa densita’ chiamati “foam”, strutture micro-porose con densita’ dell’ordine di pochi milligrammi per centimetro cubo. “Si tratta di un progresso molto importante nello sviluppo di nuove sorgenti di particelle e radiazioni generate per mezzo di laser”, spiega Fabrizio Consoli del Dipartimento Nucleare dell’Enea presso il Centro Ricerche di Frascati e principal investigator dell’esperimento insieme a Olga Rosmej dell’Universita’ di Francoforte e del GSI di Darmstadt. Secondo Consoli, queste tecnologie hanno applicazioni diagnostiche particolarmente rilevanti nella fusione nucleare a confinamento inerziale e in altri ambiti avanzati della ricerca scientifica. “Ogni esperimento alla NIF e’ altamente sofisticato e richiede mesi o anni di preparazione”, sottolinea il ricercatore ENEA. “La precisione e l’affidabilita’ di questa infrastruttura laser e delle sue diagnostiche sperimentali sono impareggiabili per ottenere nuovi stati di materia ad alta densita’ di energia”.
Il gruppo evidenzia inoltre il valore strategico delle collaborazioni europee sviluppate negli anni precedenti attraverso campagne sperimentali presso gli impianti laser Phelix del GSI in Germania e ABC dell’ENEA a Frascati. “E’ un esempio emblematico di come l’accesso a impianti di cosi’ grande scala come la NIF si possa ottenere grazie al lavoro svolto in impianti laser di scala molto piu’ piccola”, osserva Consoli. “Questi laboratori consentono di costruire una base sperimentale robusta e documentata”. L’impianto ABC di ENEA Frascati rappresenta attualmente l’unica infrastruttura italiana capace di svolgere studi sulla fusione inerziale in condizioni coerenti con quelle della NIF, pur operando su scala energetica molto inferiore. Il sistema dispone di due fasci laser con energia complessiva di 200 joule. La task force INER dell’Enea lavora da oltre vent’anni sullo sviluppo di materiali innovativi e diagnostiche per esperimenti laser ad alta intensita’, con un ruolo riconosciuto a livello internazionale. “ABC fa parte della rete europea Laserlab-Europe AISBL che riunisce i maggiori impianti laser europei”, spiega Mattia Cipriani della task force INER dell’ENEA e coordinatore del gruppo europeo dedicato ai materiali micro e nano-strutturati per laser ad alta potenza. I risultati ottenuti alla NIF si inseriscono nel rapido sviluppo della fusione nucleare a confinamento inerziale. Nel 2022 la struttura californiana aveva raggiunto per la prima volta una produzione di energia da fusione superiore a quella immessa dai laser nell’esperimento. Negli anni successivi le prestazioni sono ulteriormente cresciute fino a superare di oltre quattro volte l’energia inizialmente iniettata. Le attivita’ di ricerca e i progressi internazionali nel campo della fusione inerziale saranno al centro della 21esima edizione del Direct Drive and Fast Ignition Workshop, in programma dall’8 all’11 giugno presso il Centro Ricerche Enea di Frascati, con una giornata satellite dedicata ai materiali avanzati organizzata da Laserlab-Europe AISBL.
