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Abstract: Il progetto ha come obiettivo lo sviluppo di nuove sorgenti di radiazione e particelle di alta energia basate sull”interazione laser-materia ad altissima intensità per applicazioni alla medicina, ai materiali e alla fusione laser.
A questo scopo si prevede la realizzazione di un impianto di luce laser “estrema”. L’impianto, già in fase avanzata di progettazione, sarà realizzato presso l’Unità di Pisa “A. Gozzini” dell’Istituto Nazionale di Ottica,
all’Interno dell’area di Ricerca del Cnr, dove ha sede il Laboratorio di Irraggiamento con Laser Intensi.
Il nuovo impianto laser, che andrà a potenziare quello già esistente presso il Laboratorio, sarà in grado di generare impulsi di luce laser che, per un tempo brevissimo, della durata di 20 biliardesimi di secondo (1 biliardesimo di secondo è un femto secondo, ovvero un secondo con 14 zeri davanti), fornirà una potenza pari alla potenza elettrica totale impiegata sull’intero pianeta, equivalente a centinaia di TW.
Queste caratteristiche fanno di questo impianto una sorgente di luce “estrema” che, una volta concentrata sulla materia, è in grado di scatenare forti campi elettrici che ne fanno un potente acceleratore di particelle in miniatura.
Queste particelle sono impiegabili in tantissimi settori scientifici e tecnologici e la ricerca presso il Cnr di Pisa si concentra su alcuni di questi aspetti, alcuni di carattere fondamentale
ed altri applicativi, anche attraverso una vasta collaborazione che vede riuniti fisici, biologi, ingegneri e medici provenienti dall’Istituto di Fisiologia Clinica, dall’istituto di Biofisica e dall’Azienda Ospedaliera Pisana.
Obiettivo principale di questa collaborazione è l’applicazione di questa nuova classe di sorgenti estreme alla radiobiologia, alla radioterapia e alla diagnostica medica.

Risultati scientifici:
1) A new technique for X-ray spectroscopy of laser-plasmas with simultaneous 2D spatial resolution over a broad spectral range
2) High-charge divergent electron beam generation from high-intensity laser interaction with a gas-cluster target
3) Electron radiography using a table-top laser-cluster plasma accelerator
4) First electrons from the new 220 TW Frascati Laser for Acceleration and Multidisciplinary Experiments (FLAME) at Frascati National Laboratories (LNF)
5) High energy electrons from interaction with a 10 mm gas-jet at FLAME
6) Acceleration with self-injection for an all-optical radiation source at LNF
7) Precision X-ray spectroscopy of intense laser-plasma interactions
8) Investigation on laser-plasma coupling in intense, ultrashort irradiation of a nanostructured silicon target
9) Laser-Plasma Particle Sources for Biology and Medicine
10) X-ray conversion of ultra-short laser pulses on a solid sample: Role of electron waves excited in the pre-plasma
11) Focusing and stabilizing laser-plasma-generated electron beams with magnetic devices
12) Particle acceleration based on intense lasers and plasmas: scientific and technological challenges
13) The LILIA (laser induced light ions acceleration) experiment at LNF
14) IRIDE: Interdisciplinary research infrastructure based on dual electron linacs and lasers
15) High energy electrons from interaction with a structured gas-jet at FLAME
16) Yb:YAG structured ceramic slabs based on differently doped layers for high energy laser applications
17) Interferometric characterization of gas targets used in
laser wakefield acceleration
18) Graded Yb:YAG ceramic structures: design, fabrication and characterization of the laser performances