RICERCA ITALIANA     

Interazione laser ultraintenso - plasma

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Abstract

Questo programma di ricerca è rivolto allo studio della fisica dell'interazione fra impulsi laser ultra-intensi e ultra-brevi con plasmi e materia densa, e alle sue applicazioni. Queste ultime includono in particolare lo sviluppo di sorgenti pulsate di particelle energetiche e radiazione per applicazioni tecnologiche o mediche, la realizzazione in laboratorio di materia in condizioni "estreme", e lo schema innovativo di ignizione rapida per la fusione termonucleare controllata a confinamento inerziale (fast ignitor).

Gli obiettivi del progetto prevedono la realizzazione di esperimenti fortemente basati su diagnostiche innovative, quali la radiografia protonica o la spettroscopia X ad altissima risoluzione, in grado quindi di effettuare misure assolutamente inedite nel campo. Il programma sperimentale sarà basato sia su esperimenti in collaborazione presso centri di ricerca esteri di livello mondiale nel settore (LULI c/o Ecole Polytechinque, Francia; CLF c/o Rutherford Appleton Laboratory, UK) sia sullo sviluppo dei laboratori universitari presso le unità partecipanti. In particolare, con lo sviluppo previsto nel progetto, il sistema laser all'Università di Milano-Bicocca diverrà il primo in Italia per intensità dell'impulso laser. Questo consentirà l'avvio di attività di ricerca locali di livello internazionale. Inoltre, gli le unità sperimentali di Milano-Bicocca e Roma-Tor Vergata svilupperanno diagnostiche innovative per gli esperimenti internazionali e contribuiranno alla formazione avanzata del personale di ricerca.

Il programma di teoria e simulazione numerica, promosso dalle unità di Roma-La Sapienza e Pisa, sarà rivolto sia al supporto diretto dell'attività sperimentale, attraverso lo sviluppo di modelli e codici specifici per gli esperimenti previsti, sia all'avanzamento delle conoscenze della fisica di base, con particolare riguardo a problemi di interesse fusionistico e allo studio e alla progettazione di schemi innovativi per la generazione di particelle ad alta energia tramite impulsi laser. Questo programma prevede l'uso e lo sviluppo di pacchetti di simulazione tra i più avanzati nel campo e l'utilizzo di calcolo ad alte prestazioni, sia attraverso l'accesso a supercalcolatori sia col potenziamento delle strutture di calcolo locali presso i gruppi di ricerca.
Tra gli obiettivi specifici della ricerca si evidenziano: lo studio sperimentale e teorico di concetti avanzati di ignizione rapida, quali l'uso di bersagli a guida conica; la misura di campi elettrici e magnetici superintensi tramite radiografia protonica, per lo studio di fenomeni di trasporto elettronico ad alte energie ed accelerazione di ioni, e la loro modellazione teorica e numerica; la simulazione idrodinamica avanzata di instabilità in plasmi all'ignizione e di onde d'urto radiative. Tutti questi obiettivi hanno interesse a livello mondiale e prevedono collaborazioni intense tra le unità di ricerca coinvolte e tra quest'ultime e gruppi di ricerca esteri. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Stefano ATZENI Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"

Obiettivo del Programma di Ricerca

L'obiettivo generale di questo programma di ricerca è lo studio di aspetti di rilievo dell'interazione fra impulsi laser ultraintensi (intensità maggiori di 10^18 W/cm^2) e plasma, del trasporto di energia e della dinamica di plasmi prodotti da laser. In particolare le ricerche riguarderanno i processi che conducono alla generazione di fasci di particelle cariche di elevata energia e alla loro applicazione a schemi innovativi di fusione a confinamento inerziale e alla realizzazione di sorgenti di particelle.

Il progetto include simulazione numerica, indirizzata da (e interpretata con) trattazioni analitiche, e sperimentazione. Quest'ultima è basata su esperimenti progettati e condotti da partecipanti al programma e svolti presso installazioni estere. In questi esperimenti, diagnostiche progettate dai partecipanti al progetto svolgeranno un ruolo essenziale. In particolare, verranno impiegate la radiografia protonica, al cui sviluppo e utilizzo collaborano tre unità, e la spettroscopia X ad alta risoluzione. Inoltre il progetto contribuirà alla realizzazione di un sistema laser ad impulsi brevi che consentirà di eseguire in ambito nazionale esperimenti significativi di interazione.

Le tematiche da investigare, con relativi obiettivi da perseguire, sono qui raggruppate secondo uno schema logico che va dall'interazione laser-plasma, al trasporto delle particelle generate nell'interazione, alle applicazioni (in particolare, ignizione termonucleare nello schema "fast ignitor" e sorgenti di particelle).

1) Interazione laser-plasma: generazione di campi elettromagnetici (e.m.) quasi statici. L'obiettivo è l'esecuzione delle prime misure accurate di tali campi, tramite la tecnica di radiografia protonica (che impiega impulsi di protoni emessi da bersagli solidi irraggiati da laser ultraintensi). L'analisi dei dati sperimentali e la loro interpretazione utilizzeranno un codice PIC 2D, con i campi calcolati con un'approssimazione quasi-statica, interfacciato con un codice di tracciamento protonico. La realizzazione di tale codice costituisce essa stessa un obiettivo del programma. Gli esperimenti verranno effettuati presso il laboratorio britannico RAL e il laboratorio francese LULI, con la partecipazione di tutte le unità del programma.

2) Studio del trasporto di fasci intensi di elettroni relativistici, in mezzi con densità confrontabile con quella del fascio stesso. Obiettivo è la comprensione dei meccanismi che causano la cosiddetta inibizione del trasporto osservata in precedenti esperimenti. Il tema è di notevole rilevanza per il fast ignitor. Si intende studiarlo tramite esperimenti, da svolgere presso il laboratorio LULI dell'Ecole Polytechnique, proposti e condotti da una delle unità, con la partecipazione di tutte le altre per le diagnostiche e l'analisi dei dati sperimentali. In particolare, si prevede l'impiego sia della radiografia protonica sia della spettroscopia X ad alta risoluzione, entrambe da utilizzare per evidenziare campi elettrici e magnetici.

3) Studio dello schema di fast ignitor a guida conica. Gli obiettivi sono:
3.1) la determinazione dei parametri di fascio per l'ignizione;
3.2) lo studio dei requisiti di simmetria di irraggiamento e di effetti di eventuali instabilità legate all'interazione cono-bersaglio;
3.3) la progettazione di massima di un bersaglio per la dimostrazione della fattibilità dello schema;
[I punti 3.1 – 3.3 verranno studiati tramite simulazioni fluide-radiative-nucleari 2D; il punto 3.3 nell'ambito di una collaborazione proposta dal RAL per un primo progetto di una nuova facility britannica o europea.]
3.4) il primo studio sperimentale dettagliato dell'interazione tra un fascio ultraintenso che si propaga in un cono e un bersaglio (allo stato solido o di plasma) posto in prossimità del vertice del cono stesso; l'esperimento sarà diagnosticato anche con spettroscopia X ad alta risoluzione. (Si tratta di un esperimento già programmato presso il LULI, proposto da una delle unità del presente programma, con la partecipazione di altre due unità).

4) Idrodinamica di plasmi prodotti da laser, in condizioni rilevanti per la fusione inerziale (Simulazioni numeriche con codice fluido-radiativo-nucleare 2D ("DUED"))
4.1) Studio dell'evoluzione nonlineare dell'instabilità di Rayleigh-Taylor nella fase di stagnazione dell'implosione di un bersaglio fusionistico a ignizione centrale. Questo studio è complementare a quello del precedente punto 3.1-2, in quanto ha l'obiettivo di migliorare la comprensione del meccanismo che più di ogni altro può ostacolare l'ignizione nello schema convenzionale di fusione inerziale. Ciò sarà utile anche per compiere analisi comparate dei vari schemi di fusione inerziale, convenzionale e veloce.
4.2) Simulazione di onde d'urto radiative, per interpretazione di recenti esperimenti.
4.3) Simulazione del riscaldamento quasi-isocoro di bersagli solidi irraggiati da impulsi intensi di protoni accelerati da laser.
I temi 4.2 e 4.3 rivestono anche un'importante funzione di validazione del codice di simulazione, di cui potrebbero suggerire modifiche o adattamenti.

5) Meccanismi di accelerazione di fasci di ioni (protoni, in particolare), con l'obiettivo di ottimizzare sorgenti ioniche. Questo tema è strettamente legato ai temi 1 e 2, in quanto i campi elettrostatici che limitano il trasporto degli elettroni sono responsabili dell'accelerazione degli ioni.
5.1) Esperimenti condotti dall'unità di Milano (con radiografia protonica curata dalle unità di Roma1 e Milano) mireranno a correlare le proprietà dei fasci di protoni con i campi elettrici.
5.2) L'unità di Pisa, studierà teoricamente e tramite simulazioni numeriche i meccanismi di base, con l'obiettivo di individuare configurazioni fascio-bersaglio ottimali per la realizzazione di sorgenti ioniche. Studierà inoltre la possibilità di realizzare sorgenti che impiegano impulsi a polarizzazione circolare, che generano con buona efficienza ioni di elevata energia, per realizzare sorgenti pulsate di neutroni. Inoltre, l'unità di Pisa, con studi teorici e di simulazione, mira all'ottimizzazione del processo di accelerazione di ioni nell'esplosione di nanoplasmi.

6) Sviluppo di radiografia protonica e applicazione alla diagnosi di plasmi prodotti da laser.
L'obiettivo, da realizzare tramite cooperazione fra due unità partecipanti al progetto (Pisa e Roma1), uno strumento di simulazione ed interpretazione completo e fessibile, che combini la generazione dei campi con l'effetto di questi sul tracciamento protonico. Ciò per accrescere le potenzialità della diagnostica, già impiegata con successo dai partecipanti al presente programma.

7) Sviluppo di spettroscopia X ad alta risoluzione e applicazione alla diagnosi di plasmi prodotti da laser.
Una delle unità partecipanti al programma (Roma Tor Vergata, "Roma2"), che recentemente ha sviluppato tecniche di spettroscopia X a cristallo curvo, intende perfezionare e rendere più flessibile la tecnica, ed impiegarla quindi come diagnostica di routine in esperimenti di interazione ultraintensa. Essa consente infatti di ottenere immagini delle sorgenti con elevata risoluzione spazio-temporale, nonché informazioni sui campi elettrici e magnetici nella regione di plasma che emette la radiazione stessa.

8) Realizzazione di un laser di potenza presso l'Università di Milano-Bicocca.
Obiettivo è contribuire al completamento di un impianto laser ad impulsi brevi (ps) e di elevata potenza (10 TW), focalizzabile per fornire intensità fino a 10^18 W/cm^2. Il laser è basato su alcuni componenti innovativi quali uno specchio deformabile e un compressore a reticolo di diffrazione.
Con questa realizzazione si disporrà di uno strumento unico in ambito nazionale, che consentirà di eseguire alcune tipologie di esperimenti di interazione, di sviluppare diagnostiche da impiegare sulle grandi facility internazionali e di addestrare in loco personale scientifico qualificato. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Lo studio dell'interazione tra impulsi laser intensi e materia costituisce un campo vastissimo di ricerca. Da alcuni decenni, in esperimenti con impulsi di intensità dell'ordine di 10^13 – 10^15 W/cm^2 vengono prodotti plasmi ad alta temperatura e generate pressioni che possono raggiungere i 100 Mbar, con applicazioni alla fusione inerziale, alla scienza dei materiali e alla simulazione di processi astrofisici [1]. Negli ultimi anni, con la realizzazione di laser ad impulsi ultra-intensi (con intensità anche superiore a 10^20 W/cm^2 e durata dell'ordine del picosecondo o inferiore) si è sviluppato un campo del tutto nuovo di ricerca, da alcuni denominato "High Field Science" (HFS) [2] o anche fisica sperimentale dei plasmi relativistici [3], che si e' rivelato un terreno straordinariamente fertile di incontro fra il progresso tecnologico e la fisica fondamentale. Infatti, alle massime intensità conseguibili oggi con tali sistemi gli elettroni oscillano nel campo laser ad energie relativistiche e la dinamica del plasma prodotto nell'interazione risulta fortemente nonlineare, con generazione di campi elettrici e magnetici quasi-statici i cui valori sono i piu' alti mai ottenuti in laboratorio. A seguito dell'interazione ultra-intensa si osservano la generazione di fasci di elettroni relativistici [4-5] e di ioni con energie di decine di MeV [6]. I fasci elettronici così prodotti a loro volta danno origine ad emissione di radiazione X e gamma e quindi anche a reazioni fotonucleari [7]; quelli di ioni possono indurre reazioni nucleari. Si possono inoltre riprodurre in laboratorio condizioni tipiche di oggetti astrofisici "esotici" [8]; in prospettiva, appare possibile condurre test di laboratorio di relatività generale ed elettrodinamica quantistica [9] di grande interesse fondamentale.

Per l'interazione laser ultraintensa sono state proposte, e in alcuni casi già realizzate, numerose applicazioni. L'approccio a ignizione rapida ("fast ignition") [10-12] alla fusione a confinamento inerziale, basato sull'uso di impulsi laser superintensi per avviare le reazioni di fusione in un combustibile precompresso offre nuove prospettive alle ricerche fusionistiche. L'accelerazione di elettroni da onde di scia nell'interazione con bersagli gassosi rappresenta lo schema più promettente per lo sviluppo di compatti acceleratori lineari ad altissimo gradiente [13]. I raggi X e gamma prodotti per radiazione di frenamento dagli elettroni possono essere usati per radiografia e per attivazione di reazioni nucleari [7]; in effetti, l'utilizzo di bersagli particolari (per es. cluster) consente la produzione efficiente di neutroni da fusione [14] già impiegando impulsi laser con energia modesta.

Il programma di ricerca che qui si propone, intende studiare alcune fra le numerose importanti problematiche relative all'interazione fra impulsi ultraintensi e materia e alle sue applicazioni. In particolare, riguarda lo studio dei campi elettrici e magnetici generati nell'interazione e il loro effetto sulla generazione e il trasporto di particelle veloci, la generazione di intensi impulsi di ioni e lo studio di un promettente schema di fast ignitor. Elementi essenziali del programma sono, per la parte teorica e di simulazione, lo sviluppo e impiego di modelli e codici per l'interazione laser-plasma e per l'evoluzione del plasma così prodotto. La sperimentazione prevista dal programma, relativa ai campi e.m. generati nell'interazione, all'accelerazione di ioni, e all'interazione fra fasci intensi e bersagli posti in un cono, si basa in modo particolare sull'impiego di diagnostiche innovative (radiografia protonica e spettrometria X ad alta risoluzione), capaci di evidenziare i campi generati nell'interazione e la loro evoluzione. Nel seguito accenniamo a recenti importanti sviluppi relativi a questi temi specifici.

L'accelerazione di ioni è oggetto di particolare interesse, soprattutto a seguito delle osservazioni sperimentali dell'emissione di protoni energetici nell'interazione ad altissime intensità con bersagli solidi, inclusi materiali metallici dove i protoni originano da impurezze contenenti idrogeno [6]. La questione del meccanismo dominante d'accelerazione di tali protoni è stata intensamente discussa in letteratura; le misure più recenti [15] indicano la dominanza dell'accelerazione sul retro dei bersagli, dovuta agli intensi campi elettrici prodotti dagli elettroni d'alta energia emessi nel vuoto. Dal punto di vista teorico, il fenomeno ha rinnovato l'interesse nel problema classico e mai completamente risolto dell'espansione di un plasma caldo nel vuoto [16,17]. Molto recentemente, tale modello è stato usato con successo per interpretare le prime misure dirette dei campi acceleranti [18]. Si prevede che la prossima generazione di esperimenti ad intensità ancora più alte consenta di accelerare protoni sino a molte decine di MeV, che possono essere impiegati per applicazioni quali l'adronterapia in oncologia [19] o una più efficiente ignizione rapida nella fusione inerziale [20]. Esperimenti recenti mostrano l'efficacia di tali protoni nel produrre materia densa ad alta temperatura [21] o nello studio di reazioni nucleari [22]. Lo stesso meccanismo di accelerazione può inoltre essere utilizzato per ioni più pesanti [23].

Un'applicazione dei protoni accelerati da laser rivelatasi di enorme interesse scientifico consiste nel loro utilizzo come diagnostica delle interazioni laser-plasma. Infatti, le proprietà della sorgente di protoni (alta brillanza, bassa emittanza, largo spettro energetico) possono essere sfruttate per realizzare 'imaging' (radiografie protoniche) di plasmi laser [24], consentendo di misurare con eccellente risoluzione spaziale (pochi micron) e temporale (alcuni ps) campi elettrici e magnetici quasi statici. Si dispone cosi' di uno strumento di grande utilità proprio per la caratterizzazione dei plasmi generati da laser. Ciò ha consentito per la prima volta lo studio dettagliato di fenomeni caratteristici dell'interazione quali la generazione di strutture solitoniche [25], l'evoluzione di instabilità [26] o lo stesso meccanismo di accelerazione dei protoni [18]. Appare evidente come le potenzialità della diagnostica protonica portino ad un'inedita ricchezza di risultati sperimentali e siano di grande stimolo per la teoria dell'interazione e della successiva evoluzione del plasma.

Per quel che riguarda lo schema fast-ignitor [10-12], in cui l'interazione fra laser e bersaglio genera elettroni relativistici, che a loro volta riscaldano una porzione di plasma precompresso fino a creare l' "hot spot" richiesto per l'ignizione, le condizioni richieste per l'ignizione sono note soprattutto grazie a lavori del coordinatore di questa ricerca [27]. Il fast ignitor in linea di principio può conseguire resa energetica maggiore dello schema convenzionale, richiede laser di energia inferiore ed è meno sensibile alle instabilità idrodinamiche [10,28]. D'altra parte, non solo richiede impulsi ultraintensi ed energetici (tipicamente decine di kJ in una decina di ns, con intensità prossime a 10^20 W/cm^2 [27]), ma soprattutto il trasporto efficiente dell'energia laser dalla zona a densità critica fino al combustibile compresso [10-12,28]. Ciò implica elevata efficienza di generazione delle particelle veloci, trasporto focalizzato di fasci di elettroni di 10 o più MA e deposizione localizzata di energia.
Relativamente al trasporto dell'energia dalla densita' critica al combustibile compresso, studi sperimentali offrono indicazioni solo parziali; alcuni [29,30], eseguiti da partecipanti a questo progetto indicano significative riduzioni del trasporto rispetto a quello atteso in base a semplici modelli. (Nell'ambito di questo stesso programma si intende eseguirne altri simili, ma con l'impiego di diagnostiche più accurate – radiografia protonica e spettroscopia X – allo scopo di rivelare i campi ritenuti responsabili della riduzione del flusso elettronico). Per ovviare alle difficoltà legate al trasporto dei fasci di elettroni attraverso un plasma denso sono stati proposti bersagli sferici a guida-conica [31-33], in cui al bersaglio-guscio sferico e' sottratta una calotta, sostituita da un cono cavo di materiale ad alta densita'. L'impulso ignitore si propaga all'interno del cono e viene assorbito in prossimita' del plasma compresso. I primi esperimenti [32,34,35] hanno prodotto risultati positivi per quel che riguarda compressione [34], riscaldamento [32] e guida del fascio elettronico [36], ma hanno anche evidenziato la presenza di materiale del cono mescolato al combustibile [34]. La contaminazione potrebbe essere causata dall'instabilita' di Kelvin-Helmoltz all'interfaccia fra bersaglio fusionistico e guida conica [37]. Sono quindi necessari esperimenti capaci di investigare questi processi con migliore risoluzione spaziale e temporale. Esperimenti di rilievo sull'interazione in un cono, proposti dall'unita' di Milano, verranno condotti nel 2005 presso la facility LULI-2000. Negli anni immediatamente successivi esperimenti di compressione e interazione ultraintensa verranno eseguiti ad Osaka [35] e Rochester [38]. Il laboratorio inglese RAL ha avviato il progetto concettuale di un successivo esperimento di ignizione, richiedendo, fra l'altro, la partecipazione della nostra unita' al progetto dei bersagli. Simulazioni idrodinamiche sono inoltre necessarie per analizzare in dettaglio compressione del combustibile, interazione con il cono e ignizione fusionistica.

Un aspetto cruciale per ogni schema di fusione inerziale [11,39] riguarda l'instabilita' di Rayleigh-Taylor (RTI). Il suo studio e' indispensabile al fine di valutare la compressione conseguibile (indipendentemente dallo schema di ignizione) e, per la sola ignizione centrale, la simmetria richiesta per la formazione dell'hot spot. Il suo studio e' quindi essenziale per un confronto fra le potenzialita' dei vari approcci all'ignizione. Mentre l'RTI che si sviluppa alla superficie di un guscio irraggiato e' stata ampiamente studiata [40-42] anche sperimentalmente [per es. 41], la RTI che si sviluppa al centro di un bersaglio durante la fase di formazione dell'hot spot e' solo da poco oggetto di studi sistematici [43-46] e solo recentissimamente sono stati ottenuti dati sperimentali accurati [47]. In particolare è senz'altro necessario approfondire lo studio dell'evoluzione non lineare di perturbazioni caratterizzate da un ampio spettro di moti, in un bersaglio in condizioni prossime a quelle d'ignizione [48] (per maggiori dettagli si veda la sezione "base" del modulo B dell'unità I). Il codici di calcolo a disposizione dell'unità di Roma La Sapienza consentono un tale studio [46].

Gli esperimenti che verranno eseguiti nell'ambito di questo programma richiedono l'uso di laser di elevata potenza (maggiore di 10 TW) e capaci di focalizzare intensità superiori a 10^18 W/cm^2. Mentre in Europa esistono diversi laser con potenza di 10 TW, almeno tre da 100 TW (presso LULI, LOA e CEA) e uno da quasi 1000 TW (presso il Rutherford Appleton Laboratory), e altri ancora sono in costruzione, in Italia non è stata realizzato nessun impianto di questo tipo. I gruppi italiani hanno però eseguito esperimenti presso facility estere, spesso usufuendo di finanziamenti di programmi comunitari. Attualmente un laser da 10 TW è in corso di realizzazione presso l'università di Milano-Bicocca, finanziato da varie fonti locali e nazionali. Il suo completamento (cui il presente progetto dovrebbe parzialmente contribuire) consentirebbe di disporre in una sede universitaria nazionale di un laser per esperimenti d'interazione di un certo rilievo, per sviluppo di diagnostiche e per addestramento di personale scientifico.

Le Unità di Ricerca partecipanti a questa proposta progettuale possiedono le competenze e gli strumenti necessari per affrontare in modo innovativo tutte le tematiche sopra elencate. Hanno competenze complementari in campo teorico-numerico (l'unità di Pisa sugli aspetti cinetici e relativistici, quella di Roma La Sapienza sugli aspetti fluidi, entrambe sulla modellazione della diagnostica protonica) e competenze sperimentali (l'unità di Milano) e nello sviluppo di strumentazione e tecniche diagnostiche (le unità di Milano e Roma Tor Vergata). I gruppi teorici hanno più volte partecipato all'interpretazione di risultati sperimentali. I gruppi di Roma La Sapienza, Milano e Pisa hanno collaborato in un programma PRIN-COFIN-2001 [49-51]. Le unità di Roma La Sapienza e Pisa hanno inoltre collaborato nell'ambito di un progetto PAIS dell'INFM-sez. A relativo ad interazione laser intensi-materia. Le unità di Milano e Roma La Sapienza avevano più volte collaborato in passato in ricerche su onde d'urto prodotte a seguito di interazione laser-plasma (per. es. [52,53]).

Le competenze in possesso delle unità partecipanti e i contributi sinora forniti sono dettagliati nei progetti di unità. Ne riportiamo qui solo alcuni aspetti salienti, che confermano un'esperienza globale relativa a tutte le tematiche e la loro complementarità. Tutte le unità sono ben inserite nella comunità internazionale del settore, in alcuni campi con riconosciuta leadership.

L'unità di Roma La Sapienza è nota per aver fornito contributi relativi alla fisica dell'ignizione convenzionale e veloce [11,27.54-56], all'analisi dei bersagli fusionistici e allo studio delle instabilità fluidodinamiche di Rayleigh-Taylor (per es. [46]) e alla fusione inerziale in generale [11]. Dispone di uno dei più avanzati codici di simulazione fluidodinamica-radiativo-nucleare a livello internazionale [51]. Possiede inoltre competenze sulla diagnostica di radiografia protonica [24,25,57]. Partecipa/ha partecipato a collaborazioni con Max-Planck-Institut fuer Quantenoptik-Garching, GSI-Darmstadt, Università Politecnica di Madrid, LULI-Ecole Politechnique, Università di Madrid, Castilla-La Mancha, CEA-Bruyeres-le-Chatel. Negli scorsi due anni ha eseguito studi su vari schemi d'ignizione veloce, su instabilità di Rayleigh-Taylor e modellazione idrodinamica di esperimenti.

L'Unità di Pisa ha particolare esperienza nella trattazione teorica e numerica di plasmi relativistici [49,58-61,17]. Negli ultimi anni ha studiato in modo particolare i processi di generazione di eletroni e ioni energetici e ha sviluppato modelli per l'interpretazione della radiografia protonica. Dispone di codici di simulazione PIC multidimensionali (tridimensionali sia nello spazio fisico sia in quello delle velocità, 3D 3V) e Vlasov. Ha svolto la sua attività in collaborazione con varie istituzioni estere, fra cui l'Institute of Computational Technologies di Novosibirsk, la Queen's University di Belfast, la Technische Universitaet di Darmstadt e il Max Born Institut di Berlino in Germania.

L'Unità di Milano partecipa nell'ambito di collaborazioni europee (soprattutto con LULI-Ecole Politechnique, LOA e Università di Essex) ad esperimenti di interazione laser-materia. Ha contribuito allo sviluppo di diagnostiche innovative e ha partecipato (in alcuni casi proponendi e coordinando l'attività) a esperimenti sulla generazione di onde d'urto in vari materiali [62,63] e sulla generazione e trasporto di elettroni veloci [29,64]. Infine, l'unità di Milano sta procedendo all'installazione di un laser pulsato di potenza che potrà essere usato sia per esperimenti di interazione sia per lo sviluppo di tecniche diagnostiche avanzate.

L'unità di Roma-Tor Vergata ha sviluppato, nell'ambito di collaborazioni nazionali e internazionali (in particolare con VNIIFTRI, Mosca) tecniche innovative di spettroscopia X ad altissima risoluzione spaziale e temporale, adatte alla misura dei parametri dei plasmi generati negli esperimenti d'nterazione con impulsi laser ultraintensi [65,66]. <<<