1. TITOLO DELLA INFRASTRUTTURA DI RICERCA (titolo esteso e acronimo)

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1 Page 1 of 17 Scheda per la segnalazione di Infrastrutture di Ricerca (IR) per la Roadmap Italiana 1. TITOLO DELLA INFRASTRUTTURA DI RICERCA (titolo esteso e acronimo) TITOLO ESTESO ACRONIMO Laboratorio trasnazionale per la generazione e lo sfruttamento di radiazione di sincrotrone coerente nel dominio delle basse energie e in particolare della radiazione terahertz. IKNO (Infrastructure for the KNOwledge) 1.1 PROPONENTE (Ente di Ricerca, Consorzio Universitario, Associazione di scopo pubblico/privato) Universita' di Sassari e Regione Sardegna. La Regione Autonoma della Sardegna e' coinvolta in eventuali accordi sulla costruzione dell'infrastruttura perche' detentore di responsabilita' dirette decisionali e gestionali dell'opera (D.Lgs. del 31/05/1998). 1.2 IDENTIFICAZIONE DEL BACINO DI UTENZA (Campo di attivita, dimensione e carattere dell utenza prevalente nazionale/internazionale)l attività trainante e innovativa di IKNO e rappresentata dallo sviluppo di nuove tecnologie mediante la produzione e l utilizzazione di radiazione coerente, non ionizzante, nella regione delle basse energie e, in particolare della TeraHertz e dell infrarosso. Molte applicazioni sono possibili nelle regioni dell UV e dei raggi x molli garantendo al laboratorio molteplici possibilita di ricerca e un gran numero di applicazioni multidisciplinari e tecnologiche. L interesse scientifico nella generazione di brevi impulsi di alta potenza nella regione della THz ( e dell IR e in continuo aumento. Una macchina in grado di generare in questo dominio spettrale impulsi molto corti ma di elevata potenza puo offrire opportunità uniche per studiare innumerevoli processi chimici, fisici, biologici e fornire supporto a un gran numero di applicazioni high-tech. Il progetto offre diverse opportunita di ricerca scientifica innovativa e di investimenti industriali su scala nazionale e internazionale, chiaramente strategiche e fondamentali per le due Universita della Sardegna, ma in grado di avere un effetto trainante su tutte le strutture di ricerca ed educational presenti nella regione, ma anche sul territortrio nazionale. Nel 2003 negli Stati Uniti, la sottocommissione BESAC (G. Richmond and S. Sinha, BESAC Subcommittee 20-Year Basic Energy Sciences Facilities Roadmap ) ha riconosciuto l'importanza delle sorgenti IR/VUV e stimolato a prendere in considerazione la ricerca associata alla regione IR/VUV all interno delle infrastrutture esistenti. Negli anni successive la prima proposta per la costruzione di un acceleratore in grado di produrre radiazione coerente: CIRCE (Coherent InfraRed Center) alle energie della THz e dell'ir è stata presentata dal Lawrence Berkeley National Laboratory. Contemporaneamente prima a BESSY e poi presso altre facility, sono stati realizzati i primi esperimenti con radiazione di sincrotrone coerente da anelli di accumulazione. Sorgenti di radiazione di alta qualità in questa regione praticamente non esistono e solo negli ultimi anni nuove opportunita basate su nuove tecnologie

2 Page 2 of 17 cominciano ad essere disponibili. IKNO e pensata per testare e sviluppare tutti i meccanismi attualmente disponibili per generare intensi e brillanti fasci di radiazione coerente e ottenere dunque il massimo delle prestazioni ottenibili ovvero, un flusso di fotoni di diversi ordini di grandezza superiore a quelli emessi dalle sorgenti "convenzionali". La radiazione coerente offre infatti enormi opportunità sopratutto nel dominio energetico della THz dove nuove opportunità di ricerca emergono chiaramente in particolare per applicazioni di imaging, di ingegneria, di biomedicina, spaziali e anche in settore molto importante quale quello della sicurezza. 2. DESCRIZIONE GENERALE (barrare la casella che interessa) Nuova Facility di interesse pan-europeo iscrivibile alla Roadmap ESFRI 2008 con proposta di sito in Italia 3. PROFILO SCIENTIFICO-STRATEGICO 3.1 L IR risponde ad una domanda qualitativamente o quantitativamente nuova di utenza da parte della comunità scientifica/tecnologica/di servizio all industria/di servizio civile? Tutti i paesi maggiormente sviluppati a livello industriale quali USA, Giappone, Germania, Inghilterra e molti altri hanno costruito, e operano in cooperazione con altri, grandi infrastrutture scientifiche di luce di sincrotrone destinate alla ricerca avanzata. Queste infrastrutture, sebbene abbiano un costo di realizzazione non trascurabile e richiedano adeguati finanziamenti per il funzionamento, giustificano gli investimenti necessari in quanto rappresentano uno strumento trainante non solo per la scienza fondamentale, ma anche per la tecnologia e sono quindi, indispensabili per sviluppare una ricerca competitiva a livello internazionale. Gli investimenti destinati a grandi opere di tipo tecnico-scientifico, sono complessi da intraprendere e spesso difficili da giustificare alla collettività a volte per la mancanza di immediate ricadute. Tuttavia se si considera l impatto di queste iniziative sulla regione geografica dove queste vengono realizzate, queste infrastrutture nel medio e lungo termine hanno ricadute molto maggiore di quello di un opera edile di pari costo perché rappresentano un investimento in termini di economia della conoscenza e uno straordinario volano di sviluppo tecnologico. A questo proposito e sufficiente menzionare l infrastruttura Australiana oggi nella sua fase finale di installazione, ovvero l anello di radiazione di sincrotrone Boomerang a Melbourne. Con l obiettivo di supportare il contributo Australiano alla scienza e soprattutto la competitività delle loro industrie, la costruzione di questa infrastruttura di prima classe è stata finanziata per 3/4 dallo Stato di Victoria che ovviamente beneficiera in maggior misura delle ricadute scientifiche, tecnologiche e industriali di questa iniziativa. Alla luce di queste considerazioni, su una scala commensurata alla dimensione italiana ed in particolare di quella della regione Sardegna, IKNO risponde comunque a tre requisiti fondamentali: 1. INNOVAZIONE Spalanca le porte allo sviluppo di nuove tecnologie in diversi settori strategici che comprendono: la medicina, la biologia, la chimica, la scienze dell ambiente, i materiali avanzati, le telecomunicazioni, i beni culturali e molti altri.

3 Page 3 of ORIGINALITÀ. Copre una gap nell ambito delle grandi infrastrutture scientifiche esistenti in Italia e in Europa, ma anche di quelle proposte o in fase di costruzione in Europa. 3. UNICITÀ. In Europa, non esistono infrastrutture simili, né sono state proposte. Questa macchina si colloca in una nicchia di possibili applicazioni che non sono realizzabili con le sorgenti attualmente operative o per le quali non sono ottimizzate. Nessuna delle sorgenti di luce di sincrotrone in Europa è stata progettata ed ottimizzata per coprire lo stesso intervallo energetico di IKNO. 3.2 L IR offre reali prospettive di avanzamento nello sviluppo di nuove metodiche per la produzione di scienza di frontiera di alta qualità? Le macchine in grado di produrre luce di sincrotrone oggi operative in Europa sono quasi tutte progettate per operare nel più ampio intervallo possibile di lunghezze d onda, ovvero per produrre intensi e brillanti fasci di radiazione incoerente in grado di rendere possibili il maggior numero di esperimenti dall infrarosso ai raggi X. Tuttavia, nessuna delle sorgenti oggi operative è stata progettata per generare intensi fasci di radiazione coerente, obbiettivo che l Europa intende raggiungere con la costruzione del Free Electron Laser (FEL) a raggi X ad Amburgo, un acceleratore lineare progettato per generare impulsi estremamente brillanti e ultra-corti di radiazione coerente fino a ~0.1 nm. L'XFEL non coprira l intervallo di lunghezze d onda delle basse energie. In particolare, sia le sorgenti convenzionali che le macchine di luce di sincrotrone presentano un vero e proprio buco nell intervallo dello spettro elettromagnetico della terahertz. La luce in questo intervallo di energie ha molte peculiarità ed, in particolare, è radiazione non ionizzante che può essere dunque utilizzata per molteplici ricerche e applicazioni tra le quali, in futuro, la diagnostica medica senza alcun danno ai sistemi biologici. La disponibilità di questa intensa e brillante sorgenti di luce coerente nella regione della terahertz può consentire di aprire la strada non solo ad una nuova scienza, ma soprattutto permettera' di studiare la materia in una nicchia scientifica unica e fondamentale che presenta importanti ricadute tecnologiche in molti settori, che comprendono la diagnostica medica, le tecnologie ottiche incluso quelle spaziali, l industria della difesa, la scienza dei materiali, le nanotecnologie. La costruzione di una acceleratore dedicato alla generazione di radiazione coerente, ottimizzato quindi per la produzione di luce nella terahertz, coprirebbe in Europa (e nel mondo) il gap esistente con enormi prospettive per ricerche competitive. 3.3 Qual è il grado di rilevanza della proposta scientifica (Nazionale, Europeo, Globale) La disponibilità di una intensa e brillante sorgenti di luce di sincrotrone nella regione della THz può consentire di aprire la strada non solo ad una nuova scienza, ma soprattutto di coprire una nicchia scientifica unica e fondamentale dalle quali ci si aspettano importanti ricadute tecnologiche. Solo nell ultimo decennio è iniziato lo sviluppo di sorgenti convenzionali nella THz. La disponibilità di queste sorgenti ad alta intensità offrira nuove opportunità di ricerca in diversi settori sia sceintifici che tecnologi. La costruzione di una acceleratore dedicato alla generazione di radiazione coerente, ottimizzato nella THz, va a colmare un gap nella disponibilità di grandi infrastrutture scientifiche italiane, prevalentemente localizzate nel Nord, se si escludono i Laboratori dell INFN di Frascati (Roma) e del Sud (Catania) e si proporrebbe come uno dei principali poli di ricerca scientifica di tutta l area del Mediterraneo. Se si prende in considerazione la dimensione del progetto facendo riferimento ad altre infrastrutture di ricerca Europee analoghe quali Elettra (Trieste), MAX (Lund) o BESSY

4 Page 4 of 17 (Berlino), una infrastruttura di ricerca aperta all utenza scientifica nazionale ed internazionale come IKNO puo sicuramente rappresentare un elemento strutturante della ricerca scientifica e tecnologica Europea. Come tale IKNO rappresenta un ambiente naturale per lo sviluppo di ricerche multidisciplinari e uno straordinario luogo di alta formazione dove possono nascere e svilupparsi collaborazioni a prevalenza internazionale. La costruzione di grandi infrastrutture di ricerca, sopratutto quelle che aprono nuove frontiere come IKNO, e il processo naturale con cui oggi si costruisce la ricerca e si genera nuova tecnologia. Lo sono stati il CERN e l ESO nel passato, mentre i nuovi poli di ricerca in Europa sono oggi principalmente rappresentati dalle faciliti di luce di sincrotrone quail ESRF (Grenoble), SOLEIL (Parigi) e DIAMOND (Oxford). La competizione in questo settore è particolarmente forte sia con gli Stati Uniti che con l Asia. Australia, Giappone, Cina, Taiwan, Thailandia, Singapore sono paesi che dispongono tutti di macchine di luce di sincrotrone e si stanno rapidamente dotando di machine sempre piu moderne per queste ricerche. Questa strategia internazionale e dunque indispensabile per un paese industrializzato e rende conto pienamente della rilevanza di queste proposte. 4. OPPORTUNITÀ NEL PANORAMA SCIENTIFICO-STRATEGICO 4.1 L IR risponde a reali specifiche necessità nel settore e su quale scala di sviluppo temporale? In un mondo sempre più competitivo, le innovazioni scientifiche e tecnologiche che alimentano il progresso economico, sociale e ambientale della societa avanzata del 21 secolo richiedono la costruzione e l uso di infrastrutture di ricerca avanzata come le macchine di luce di sincrotrone. Nella proposta della Canadian Light Source, preparata per supportare il progetto al governo canadese si puo leggere: Countries are not building synchrotrons solely to support basic research, significant as that research has been and doubtless will be. They are building them because of the diversity, importance and potential of hightechnology, industrial applications. Le tecnologie scientifiche e le infrastrutture sono in continuo miglioramento, tuttavia periodicamente nuove scoperte consentono rapidi progressi in alcuni campi. La microscopia nell ultimo secolo ha drammaticamente trasformato la ricerca e la scienza in moltissimi campi. Le machine acceleratrici hanno avuto e continuano avere un ruolo analogo e trainante, ma in un numero molto maggiore di aree scientifiche che sono in continuo aumento. Nell ambito delle ricerche con luce di sincrotrone una delle aree con maggiori prospettive nei prossimi anni e lo sviluppo delle sorgenti coerenti nella regione della THz per ricerche fondamentali, anche nel campo dello sviluppo delle sorgenti di radiazione. Uno degli obbiettivi di IKNO e proprio lo sviluppo di queste sorgenti e delle loro applicazioni. Tra queste le tecniche di imaging con la terahertz (THz) il cosiddetto 'T-ray imaging' che offre grandi potenzialita come strumento di imaging medicale, in quanto non presenta alcun rischio di ionizzazione e pericoli per la salute dei tessuti biologici. Le frequenze della THz corrispondono a livelli di energia molecolare, rotazionale e vibrazionale del DNA e delle proteine, e queste caratteristiche possono rappresentare le impronte digitali in grado di differenziare i tessuti biologici in una regione dello spettro mai esplorato in precedenza per usi medici.

5 Page 5 of 17 Lo sviluppo del progetto e pensato su una scala di due/tre decenni, il primo dedicato essenzialmente alla preparazione del progetto, alla sua costruzione, alla realizzazione e al commissioning della prima suite di beamline. Il primo periodo di vita della macchina prima di un possible aggiornamento avra una durata di anni nel quale oltre a realizzare gli esperimenti proposti dall utenza nazionale e internazionale a aiutare lo sviluppo di una comunità multidisciplinare di utenti in grado di stimolare lo scambio di idee e tecniche sperimentali, l infrastruttura cerchera di dare una risposta alle necessita di una regione come la Sardegna e di una nazione facilitando: - lo sviluppo di alto livello scientifico e le competenze tecnologiche industriali; - la produzione di valore della proprietà intellettuale per espandere e rafforzare la capacità e la competitività delle imprese; - la costruzione e il rafforzamento della ricerca e dell'innovazione. 4.2 L IR permetterà un significativo progresso scientifico in confronto ad altre esistenti infrastrutture dello stesso tipo e quale grado di unicità avrà a livello Nazionale/Europeo/Globale? Una infrastruttura come IKNO puo rappresentare un progetto leader non solo a livello Europeo, ma anche a livello mondiale se si considera che solo un progetto analogo: CIRCE ( al Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), dove esiste un altra macchina acceleratrice dedicata alla ricerca con luce di sincrotrone (ALS) e stata proposta la costruzione di un anello ottimizzato come sorgente di radiazione di sincrotrone coerente (CSR), nella regione della Terahertz. Come indicato anche nel caso scientifico di CIRCE la modalità di generazione della radiazione coerente, non era considerata fino a poco tempo fa come una caratteristica fondamentale in grado di motivare lo sviluppo di nuove tecniche acceleratrici e/o nuove sorgenti di radiazione fino a ieri rivolte a migliorare le prestazioni degli acceleratori convenzionali. La disponibilita dunque di un anello di accumulazione con queste caratteristiche, unico nel suo genere per la modalita di generazione della radiazione coerente e per l ampio intervallo che potrebbe coprire, puo rappresentare veramente un significativo progresso scientifico non solo per lo sviluppo delle machine acceleratrici, ma sopratutto per il vasto programma scientifico in grado di coprire in maniera completamente originale. Rispetto alle sorgenti di radiazione incoerente, l utilizzazione di sorgenti di radiazione coerente offre opportunita uniche sopratutto per la riduzione del rumore e a parita di numero di fotoni puo certamente garantire un rapporto segnale/rumore superiore. Questo aspetto e particolarmente rilevante e stimolante per future ricerche di interferometria, solo immaginate con le sorgenti attualmente disponibili. La disponibilita di intense e brillanti sorgenti coerenti in una ampia regione spettrale puo avere un impatto enorme in moltissimi settori e sopratutto nel campo dell ottica non lineare. Il progetto oltre a rappresentare un significativo sviluppo in termine di fisica degli acceleratori, rappresentando di per se un caso scientifico, risponde anche alla crescente richiesta di sorgenti di radiazione e.m. coerente che emerge dalla comunita scientifica mondiale che dopo aver approvato diversi progetti di Free Electron Lasers sta realizzando queste machine in grado di produrre treni di intensi e brillanti fasci monocromatici di durate piccolissime (~femtosecondo) di radiazione coerente nell IR, nell UV e nei prossimi anni anche nei raggi x. 4.3 Lo sviluppo dell IR avrà impatto e importanza per stimolare altre esistenti o future installazioni? La proposta IKNO si inserisce perfettamente nell ambito dei programmi europei di sviluppo delle attivita di luce di sincrotrone quali il progetto ELISA (European LIght

6 Page 6 of 17 Sources Activities Synchrotrons and Free Electron Lasers) che e la risposta dei ricercatori Europei alla call del Programma FP7 rivolta ad ottimizzare l'uso e lo sviluppo delle infrastrutture di ricerca esistenti, offrendo nuove opportunita, nuove collaborazioni, scambi di ricercatori e personale tecnico stimolando e condividendo nuove opportunita di ricerca. Alla luce di queste considerazioni, per poter valutare realisticamente l impatto di una infrastruttura come IKNO dobbiamo considerare che in Europa, per quello che riguarda la luce di sincrotrone, sia le macchine acceleratrici costruite a cominciare dagli anni 70 e poi i FEL hanno incrementato costantemente il loro ruolo nella ricerca per diventare oggi probabilmente le infrastrutture di ricerca piu importanti e flessibili in moltissimi settori. Dati statistici indicano come nel database I le voci "synchrotrons e free electron laser sono aumentate del 600% nell ultimo decennio. L uso di queste macchine e in continua espansione non solo in termini di discipline coinvolte, ma anche in termini di applicazioni tecnologiche. Il numero di utenti di luce di sincrotrone in Europa (escludendo il contributo della Federazione Russa) può essere oggi stimato ben superiore a 25'000 e questo numero e probabilmente molto piu del doppio sulla scala mondiale. La costruzione di IKNO, oltre ad essere una risorsa necessaria per gli scienziati in Europa e nel mondo, avra caratteristiche uniche non solo nel panorama Europeo rappresentando l unico progetto Europeo per la generazione di radiazione coerente in un ampio dominio di basse energie. Questo progetto avra certamente un impatto rilevante sopratutto in Italia, nello stimolare nuove iniziative e nuove opportunita di ricerca. Questo aspetto e particolarmente importante per IKNO se si pensa all attuale sviluppo delle sorgenti FEL per la generazione di radiazione coerente. Per la sua dimensionale trasnazionale IKNO si inserira facilmente nello scenario esistente nel quale, se consideriamo i 27 paesi UE più i 9 paesi associati, esistono solo 9 infrastrutture nazionali a cui va aggiunta ESRF, ad oggi l'unica infrastruttura operativa con uno status giuridico internazionale, ma principalmente dedicata alla generazione di fasci di radiazione ad alta ed altissime energie. 4.4 Qual è il livello di collaborazione che ha portato alla formulazione della proposta (nazionale, europeo, globale)? In questa fase preliminare la collaborazione che ha portato alla formulazione di questa proposta e esenzialmente nazionale e ha visto coinvolte realta scientifiche della Sardegna e del continente, in particolare ricercatori dell istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Tuttavia una parte rilevante del progetto, ovvero per quello che riguarda la macchina acceleratrice e le beamline e stato sviluppato in collaborazione con ricercatori stranieri di ALS (USA) e di BESSY (Germania). A questo proposito BESSY contribuirà in futuro a sviluppare (i) il caso scientifico, (ii) a partecipare al design dei sistemi ottici delle beamline e (iii) alla definizione dei laboratori sperimentali e dei loro set-up in stretta collaborazione con i gruppi Italiani interessati e tutti i potenziali gruppi di ricerca al fine di coinvolgere il maggior numero di utenti nella fase iniziale del progetto. In aggiunta BESSY e interessata a contribuire allo sviluppo delle diverse sorgenti di radiazione infrarossa di questa nuova infrastruttura. Le precedenti esperienze sia teoriche che sperimentali acquisite nella costruzione di sorgenti di bassa energia da ondulatori, sorgenti di edge e da magneti curvanti rappresentano un enorme potenziale per questo progetto. Anche nella futura fase di commissioning BESSY e interessata a partecipare con tutte le competenze e la strumentazione alla caratterizzazione delle sorgenti e ai collaudi delle beamlines. In particolare per quello che riguarda le stazioni sperimentali nella regione spettrale dal lontano IR alla THz. A questo proposito va sottolineato che non sono disponibili in commercio strumenti ottimizzati con radiazione di sincrotrone in questo campo spettrale e dovranno essere sviluppati per ogni specifica applicazione.

7 Page 7 of PROSPETTIVE DI SVILUPPO TECNICO E TECNOLOGICO 5.1 Grado di maturità della proposta (barrare la casella che interessa) Fase A: piano scientifico dettagliato; valutazioni preliminari degli aspetti tecnici, della fattibilità e del funzionamento; stima preliminare dei costi. 5.2 La scala temporale per le fasi di progettazione, costruzione e funzionamento è definita? 5.3 L analisi dei rischi e dei vantaggi è sviluppata? 5.4 Il progetto della IR è basato su contenuti fortemente innovativi sul piano strumentale o metodologico? 5.5 E già disponibile personale addestrato per le fasi di sviluppo e funzionamento della IR? NO 5.6 In caso di IR localizzata all estero e possibile prevedere un forte contributo in-kind ad alto contenuto scientifico/tecnico e industriale (parti della infrastruttura principale)? NO 5.7 La IR si interfaccerà/integrerà con e-infrastructures internazionali? (ad. es. Geant, grid, banche dati ). NO 6.VALUTAZIONE DELL UTENZA 6.1 Quale sarà il bacino di utenza della IR a livello nazionale/europeo/globale? globale 6.2 Quantificare l utenza potenziale L emissione coerente di luce di sincrotrone offre enormi opportunità in fisica, chimica, biologia, medicina, e nella scienza dei materiali. Le opportunità sono praticamente infinite, in particolare, nell imaging. La comunità interessata a queste sorgenti è in

8 Page 8 of 17 continuo aumento e nel dominio della THz e stato recentemente stimato negli Stati Uniti che le comunita della: fisica, chimica, biologia e medicina raccolgono da sole un potenziale numero di ricercatori/utenti dell ordine di 6000 unita. (Vedi "Opportunità di THz e scienza" DOE-NSF-NIH Report (2004) di MS Sherwin, CA Schmuttenmaer e PH Bucksbaum Eds.) Numeri simili, ma potenzialmente piu grandi valgono per l Europa. Queste infrastrutture di ricerca sono infatti tra le più versatili e quelle anche in maggiore espansione in termini di utenza. Oggi, tutti i maggiori laboratori esistenti non sono in grado di garantire accesso a tutte le richieste approvate e la domanda supera la disponibilita di un fattore Qual è il grado di coinvolgimento e di internazionalità dell utenza nell elaborazione del progetto (caso scientifico, proposta, caso tecnico)? caso scientifico Spiegazioni/chiarimenti: In questa fase il grado di coinvolgimento maggiore riguarda alcuni ricercatori italiani che appertongono a Istituti con una riconosciuta esperienza nella progettazione e nella costruzione di acceleratori e di radiazione di sincrotrone (INFN e INFM). Tuttavia importanti coinvolgimenti riguardano strutture di ricerca estere e tra queste i laboratori di BESSY (Berlino) e ALS (Berkeley). In particolare, in Germania esistono una serie di altri istituti interessati a questo progetto. Tra questi tutti quelli che gia collaborano nel campo della radiazione infrarossa di sincrotrone con BESSY, quali DESY/FLASH per la strumentazione, il DLR (Institute for Planetary Sciences) e l ISAS a Berlino. Attualmente a Berlino, un consorzio per lo sviluppo della THz e in via di formazione e può certamente essere preso in considerazione nel futuro per elaborare il progetto in tutte le sue componenti e valutarne le molteplici ricadute scientifiche, tecnologiche e industriali. 6.4 L impiego e l impatto della IR hanno natura multidisciplinare o specifica? multidisciplinare Spiegazioni/chiarimenti: La comunita scientifica interessata a questa infrastruttura ha sicuramente una natura multidisciplinare. IKNO e pensata per generare radiazione coerente nella regione delle basse energie e in particolare nella regione della THz, un intervallo di energia dove le sorgenti sono rare sia nei laboratori di fisica che di scienza di materiali e praticamente inesistenti in quelli di chimica, biologia e medici. I progressi scientifici non possono avvenire senza avanzamenti tecnologici e per molte applicazioni scientifiche, il più grande ostacolo è proprio la disponibilita delle appropriate sorgenti di radiazione. Sebbene l'applicazione delle radiazioni THz è ancora in uno stato iniziale la disponibilità di nuove e intense sorgenti avra certamente un impatto sulla scienza, sull industria, sulla biologia e nel prossimo futuro nella medicina per raccogliere immagini tridimensionali senza uso di radiazioni ionizzanti. Molti altre applicazioni multidisciplinari nella THz sono comunque mature. 6.5 Ci si attende un utenza più ampia rispetto a quella di riferimento? Spiegazioni/chiarimenti: La mancanza di sorgenti adeguate nella THz e allo stesso tempo di rivelatori idonei e spesso di un adeguato supporto teorico in grado di interpretare i dati sperimentali, fa si che la comunità di utenti in questo specifico settore di ricerca sia attualmente molto inferiore al numero potenziale valutato sulla base delle molteplici opportunità

9 Page 9 of 17 scientifiche. I meeting piu recenti e in particolare quelli orientati alle applicazioni mediche della THz riscuotono un sempre maggiore consenso e partecipazione. La comunità è in continua crescita e la nascita di una infrastruttura dedicata puo aiutarla a crescere ulteriormente. Per un macchina di bassa energia, in particolare nel dominio UV-VIS sono possibili applicazioni fondamentali nella caratterizzazione e calibrazione di strumentazione dedicata a satelliti e a future missioni spaziali. IKNO rappresenta dunque una opportunita irripetibile per raccogliere una utenza internazionale in continua espansione e gli investimenti ad essa destinati. 6.6 Come sono trattati gli aspetti della formazione di nuovi e giovani utenti? Nel pensare alla creazione di una nuova infrastruttura un ruolo strategico e rappresentato dalla formazione del personale, e in misura altrettanto importante dell utenza soprattutto in un settore di ricerca innovativo come quello rappresentato dal progetto IKNO. Nella fase iniziale importante lo scambio del personale di staff mediante stage di breve periodo (3-6 mesi) con altre facility di luce di sincrotrone sara un aspetto fondamentale della formazione del personale della macchina e di supporto alla ricerca scientifica e tecnologica sopratutto del personale junior (PostDocs e PhD). Un altro aspetto fondamentale riguardera l organizzazione di scuole e workshop specialistici rivolti sopratutto all utenza e alla formazione di un ampia comunita interessata all uso di IKNO. L impatto di queste iniziative e particolarmente importante per lo sviluppo della strumentazione in quanto non sono oggi disponibili strumenti ottimizzati alle energie di interesse di IKNO. 6.7 La proposta prevede le modalità di open access a tutti i potenziali utenti internazionali sulla sola base della qualità scientifica dei progetti sottomessi? 6.8 Come si valuta (previsione) l impatto che l IR avrà sulla qualità e quantità di progetti nazionali e sulla loro competitività internazionale? E difficile stimare l impatto di un progetto come IKNO sulla qualita e quantita di progetti nazionali e sulla loro competitivita. Prendendo come riferimento Trieste, in questi ultimi anni anche a seguito della costruzione di Elettra, il suo polo scientifico e tecnologico e una riconosciuta realta internazionale dove opera una ampia comunità multidisciplinare di scienziati, un punto di riferimento per giovani ricercatori italiani e stranieri, e per molte aziende che vedono nell'innovazione e nella ricerca uno strumento di competitività. Trieste è una delle capitali della scienza con un personale impiegato in attività di R&D di ~ 4500 unita, di cui 3500 tra ricercatori e tecnologi. Il rapporto tra ricercatori e popolazione è fra i più alti nel mondo. Ogni anno ~ 9000 ricercatori provenienti da tutto studiano o svolgono ricerche presso Elettra o in altre istituzioni scientifiche presenti nell area. Questi numeri possono ben misurare l impatto di queste grandi infrastrutture. 6.9 In caso di IR localizzata all estero e previsto un contributo in kind rivolto all utenza scientifica? (strumentazione, stazioni sperimentali, outstations italiane) strumentazione NOTE: L'infrastruttura e' pensata per una localizzazione in Sardegna. Questa collocazione in Italia puo trarre vantaggio anche da agevolazioni fiscali e da rapporti transfontalieri con la Catalogna, riconosciuti a livello Europeo, dove e in avanzata fase di costruzione ALBA, una infrastruttura di ricerca basata sulla costruzione di un acceleratore per luce di

10 Page 10 of 17 sincrotrone complementare a IKNO. 7. ASPETTI SOCIO-ECONOMICI 7.1 La proposta di IR prevede opportunità di addestramento e trasferimento tecnologico verso il territorio? Spiegazioni/commenti: La costruzione di una infrastruttura scientifica come IKNO rappresenta per la Sardegna una incredibile possibilità di sviluppo, e una opportunita' unica per realizzare il salto di qualità indispensabile a proiettarla a pieno titolo nella economia della conoscenza. Per la Sardegna vuol dire accettare la sfida di un progetto che per dimensioni e costi é senza dubbio possibile, proiettandosi pero' in un contesto più vasto e diventare in un prossimo futuro un polo attrattore di ricerca scientifica e tecnologica, in Italia e in Europa. A regime IKNO potra impiegare ~ persone in ruoli di elevata professionalita. A questi numeri, importanti per una regione di ~1.6 ML di abitanti, devono essere aggiunti quelli relativi alle persone che verranno impiegate a vario titolo durante la costruzione e nel corso della sua vita. L indotto generato dalla nascita del distretto tecnologico intorno al laboratorio rappresenta un opportunita in termini di posti di lavoro di alta qualificazione. 7.2 La proposta prevede partenariati nazionali/internazionali per le diverse fasi di realizzazione e conduzione della IR? NO Spiegazioni/commenti: La realizzazione di una grande infrastruttura scientifica è una impresa complessa che richiede rilevanti capacità gestionali. La Sardegna è una regione autonoma con una riconosciuta capacità realizzativa e con una agenzia regionale della ricerca: Sardegna Ricerche, responsabile di diversi progetti e della gestione di due parchi scientifici. L Agenzia ha l'esperienza e la capacità per gestire questo progetto insieme alle due Università: l'università degli Studi di Cagliari e l'università degli Studi di Sassari, due strutture che per dimensione e competenze sono sicuramente in grado di offrire completo supporto tutte le fasi dell progetto. E importante sottolineare che la Facoltà di Architettura dell'università di Sassari ha già elaborato un avanzato progetto per la realizzazione di IKNO, e ha le capacita per eseguire interamente la progettazione e seguirne poi la costruzione. Questo aspetto di collegamento con la comunita locale e certamente un elemento di forza della proposta. 7.3 Sono previsti meccanismi di associazione di altri potenziali partner in una fase successiva? Spiegazioni/commenti: Durante lo sviluppo del progetto IKNO, il gruppo proponente, attraverso conferenze, organizzazione di "workshops" e contatti diretti, perseguira' una politica di coinvolgimento nell'ambito delle comunita' scientifiche nel campo delle sorgenti di luce basate su acceleratori, potenzialmente interessate al progetto. In particolare, a questo

11 Page 11 of 17 proposito, la parte del progetto che riguarda l'ingegneria e la progettazione della macchina sarà sicuramente svolta in collaborazione con istituti e enti di ricerca italiani che hanno una esperienza storica nella progettazione e nella costruzione di acceleratori (CNR/INFM, ENEA e INFN) e industrie Italiane riconosciute a livello internazionale in questo campo (es. ANSALDO e Pandolfo Alluminio). Le collaborazioni oggi esistenti con Universita' Italiane (es. Firenze) e laboratori internazionali (BESSY a Berlino e ALS a Berkeley) per progettare e realizzare canali di luce e/o esperimenti saranno sicuramente formalizzate. 7.4 La IR individua ulteriori obiettivi di tipo socio-economico? Spiegazioni/commenti: La presenza in Sardegna di una struttura di ricerca regionale come il sistema Polaris, rappresenta un altro elemento in grado di garantire il supporto amministrativo e gestionale del progetto appoggiandosi a personale con una significativa esperienza di elaborazione e gestione di progetti scientifici. La disponibilità di know-how interamente italiano di altissima qualità rappresenta un occasione unica per sviluppare un progetto scientifico nazionale competitivo a livello internazionale e in Sardegna forse, la prima opportunità concreta di alta formazione per le generazioni locali. Le opportunità di alta qualificazione, in Europa, sono limitate e questo e una iniziativa rivolta a ricercatori Italiani e non solo, di altissimo livello. Tra gli ulteriori obbiettivi di questo laboratorio: la creazione di spazi di avanzata qualita' tecnologica; l offerta di una didattica scientifico-ambientale diretta sul sito; la nascita di nuove attivita atte ad arricchire il contesto socio-culturale. NOTE: Un aspetto importante del progetto e' la sua localizzazione, una scelta anche politica in quanto strumento di sviluppo economico del territorio. Una infrastruttura come IKNO e un vero e proprio motore dello sviluppo tecnologico e industriale. La realizzazione di un distretto scientifico competitivo può diventare il fulcro di un nuovo modello di sviluppo della Sardegna basato sulle piccole e medie imprese ad alta tecnologia e con alto tasso d innovazione. Attrazione di fondi per la ricerca - La costruzione in Sardegna di un acceleratore è sicuramente un volano in grado di attrarre investimenti ingenti sia da parte dello stato che da parte dell Unione Europea e da parte di grandi industrie interessate a queste ricerche. Sviluppo del turismo e dei servizi logistici associati. Gli utilizzatori di una macchina acceleratrice sono in genere ricercatori provenienti da tutto il mondo per convegni e collaborazioni, a cui si aggiungono spesso le famiglie per brevi e/o lunghi periodi. 8. ASPETTI FINANZIARI E TERRITORIALI 8.1 Indicare la valutazione dei costi della IR inclusivi di costruzione, funzionamento e decommissioning. Il costo di una infrastruttura basata su una sorgente come questa è relativamente modesto, sopratutto per il ridotto livello di rischio e la minore schermatura richiesta da un acceleratore di bassa energia di gran lunga inferiore a macchine quali Elettra o

12 Page 12 of 17 ESRF e di sorgenti neutroniche. La valutazione si basa sui costi di infrastrutture simili in termini di prestazioni e dimensioni, quali DAFNE a Frascati o CIRCE ( la macchina proposta negli Stati Uniti. Le principali caratteristiche di IKNO sono: energia compresa tra 0,5 e 1 GeV e circonferenza compresa tra 50 ei 100 m. I costi della manodopera per la costruzione sono inclusi, mentre il costo di ricercatori e del personale della macchina acceleratrice non sono stati considerati. I costi annuali di finanziamento comprendono costi fissi di gestione del laboratorio e una previsione dei costi della macchina acceleratrice, delle infrastrutture e delle beamlines. Non sono considerati costi del personale. 8.2 I costi dichiarati della IR riguardano la configurazione massima oppure un suo sotto-insieme iniziale da incrementare successivamente? (investimento iniziale e successivi costi di sviluppo e completamento) I costi presentati per il progetto IKNO riguardano la configurazione comprendente l intera infrastruttura, ovvero la macchina acceleratrice, gli edifici del laboratorio, i servizi e i costi di costruzione di una prime suite di beamlines, ovvero sei canali di luce con diverse caratteristiche in grado di operare in diversi intervalli di energia da rendere disponibile all inizio delle operazioni della macchina acceleratrice. Tutti i costi si riferiscono a stime del luglio La proposta contiene un piano finanziario con copertura realistica delle spese? C è già un piano di supporto finanziario espresso a livello istituzionale? La proposta contiene un realistico piano finanziario, tuttavia nessuna copertura finanziaria e stata ancora approvata. Tuttavia, la BEI (Banca Europea per gli Investimenti) attraverso la sua filiale di Roma ha analizzato il progetto preliminare e ha mostrato un interesse a sostenere il progetto di questa nuova infrastruttura. Quasi tutte le grandi infrastrutture scientifiche europee basate su sorgenti di luce di sincrotrone, attualmente operative o in fase di costruzione, sono parzialmente sostenuto dalla BEI. Questi laboratori sono tra loro collegati attraverso una iniziativa specifica Europea e ricevono un sostegno finanziario attraverso il programma I3/FP6 rivolto a sincrotroni e Free Electron laser. 8.4 Quali fasi del progetto sono eventualmente già finanziate e con quale schema di contribuzione in presenza di più partners? Il presente progetto non e' stato ancora finanziato se si esclude il contributo fornito dall'universita' di Sassari in questa fase preliminare. Tuttavia il progetto e' stato accettato ed è stato incluso nel piani strategici dell Amministrazione del Nord Est della Sardegna (Comune di Porto Torres, Alghero e Sassari). 8.5 La valorizzazione del sito (per es. IR preesistenti) è rilevante ai fini della realizzazione della nuova IR? 8.6 La dimensione dei costi del progetto merita o necessita di supporto finanziario a livello EU? Se sì, è necessario un approccio Pan-Europeo? Spiegazioni:

13 Page 13 of 17 Il Prof. G. Margaritondo della Ecole Politechnique Federale di Losanne (Svizzera) e, nell'ambito del programma FP6, attuale coordinatore del progetto europeo I3 rivolto a sincrotroni e Free Electron laser (Integrating Activity on Synchrotron and Free Electron Laser Science) che coinvolge esattamente 16 laboratori europei di ricerca, ha espresso una sua valutazione positiva del progetto e nelle modalita' gia' messe atte nel passato per altre iniziative analoghe, ha dichiarato la sua disponibilità a valutare la proposta scientifica e il successivo follow-up di IKNO. Una volta realizzato, questo laboratorio potrebbe entrare a pieno titolo nel gruppo delle Grandi Infrastrutture di Ricerca Europee e, il laboratorio potrebbe ottenere cosi' il sostegno finanziario, in particolare per quello che riguarda i costi di funzionamento e di accesso per l esecuzione di esperimenti da gruppi di ricerca europei. 8.7 Esiste la possibilità di un recupero finanziario se la IR va a sostituirne o a migliorarne una già esistente, della stessa tipologia? NO Spiegazioni: Questa proposta e relativa alla realizzazione di un nuovo laboratorio di ricerca multidisciplinare basato sull utilizzazione della luce di sincrotrone emessa da un piccolo anello di accumulazione. Questa macchina acceleratrice rappresenta una moderna e unica sorgente di luce ottimizzata per la generazione di luce di sincrotrone coerente a banda larga per la realizzazione di esperimenti innovativi e lo sviluppo di nuova scienza e nuova tecnologia. Per la sua unicita, attualmente su scala mondiale, non puo dunque prefigurarsi alcun recupero finanziario relativamente a macchine acceleratrici esistenti in Italia, ma visto il suo carattere multidisciplinare solo un eventuale recupero di finanziamenti di carattere locale e regionale potenzialmente destinati ad altre iniziative con un impatto socio-economico e/o industriale meno rilevante. 8.8 È stata esplorata la possibilità di utilizzare Fondi Strutturali? 8.9 È stata valutata la possibilità di proporre la nuova IR per la roadmap ESFRI (impatto pan-europeo)? 8.10 La IR è già prevista nella strategia di un Ente o Consorzio o ATI italiani o internazionali? NO Se Sì, indicare l'ente o il Consorzio o l'ati: 8.11 È stata esplorata la possibilità di concorso finanziario regionale? 8.12 Valutazione del ritorno socio/economico territoriale della IR Non e facile valutare il ritorno di un investimento come questo per una nazione e ancor meno il ruolo di un investimento di questo genere per una regione come la Sardegna. Un opportunità unica, forse irripetibile per rompere un isolamento geografico e

14 Page 14 of 17 proiettare culturalmente e economicamente la Sardegna in Italia e in Europa se si considera la valutazione che emerge dallo studio dell impatto economico di una infrastruttura analoga, presentato a Parigi al Megascience Forum dell OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development). Nel 1995 l impatto sull economia locale del laboratorio di luce di sincrotrone di Brookhaven, la facility NSLS (National Synchrotron Light Source) costruita qualche anno prima e una cifra compresa tra 1 e 2 miliardi di US$ per l intera durata del progetto. Facendo riferimento a l infrastruttura Italiana di Elettra fonti ministeriali riportano per il periodo un incremento di valore che sfiora il 50% a fronte di un investimento di ~45 M Valutazione del ritorno industriale della IR Il progetto dell infrastruttura prevede anche la disponibilità di spazi per la localizzazione di piccole e medie imprese (PMI) in un distretto industriale. Uno degli obiettivi che il progetto si propone è proprio quello di utilizzare la realizzazione di una grande infrastruttura scientifica come polo attrattore di conoscenza e come incubatore di piccole e medie imprese che andranno a localizzarsi nell area. Sicuramente una concreta valutazione del ritorno e dell interesse industriale sara data dalla occupazione degli spazi destinati alle PMI e delle strutture che dovranno funzionare da incubatore di nuove imprese, in grado di investire nell innovazione e/o sfruttare i cosidetti spin-off prodotti dalla ricerca di IKNO Valutazione dell impatto formativo di ricercatori/tecnici/ingegneri/gestionali della IR Una valutazione sull impatto formativo puo essere utile facendo riferimento al polo di ricerca di Frascati, dove negli anni 60 è stato costruito il primo elettrosincrotrone. Successivamente altre machine acceleratrici sono state costruite a Frascati: ADA, ADONE e DAΦNE e er numero di ricercatori l area di Frascati è uno dei più grandi centri scientifici in Europa dove in un area di pochi Km2 possiamo trovare oltre alla Università e i laboratori dell INFN, l'enea, l Agenzia Spaziale Europea, l INAF e molti istituti del CNR. Grandi IF sono risorse importanti con importanti impatti formativi a qualsiasi livello sul territorio, ma anche su scala nazionale. Se si confronta la Germania,un paese con diversi acceleratori con la Polonia, priva di infrastrutture analoghe, la banca dati I indica, dopo una normalizzazione per la popolazione, che solo nel 2007 la media del coinvolgimento degli scienziati tedeschi in queste ricerche e stata 2,6 volte maggiore dei colleghi polacchi La proposta prevede la partecipazione a IR localizzate all estero? Sono stati valutati i possibili contributi in-kind, il ritorno industriale, scientifico e formativo? La proposta non prevede la partecipazione a infrastrutture localizzate all estero, ma solo eventualmente scambi di personale staff per la formazione. Per quello che riguarda la valutazione dei costi indiretti, non e possible, in questa fase preliminare sviluppare una analisi dettagliata dei Costi indiretti generati da un progetto di queste dimensioni, ma solo eventualmente delle analisi molto qualitative. Questo vale in particolare per i contributi in-kind (e/o gli eventuali contributi in natura) che, sopratutto quando si tratta di lavoro volontario e non retribuito non rappresentano una spesa effettiva. Questi contributi, che possono essere non trascurabili se si considerano le comptenze esistenti nelle strutture proponenti il progetto e quelle potenzialemente interessate a prendervi parte, difficilmente possono essere considerati costi eleggibili nell ambito dei finanziamenti.

15 Page 15 of 17 Tabella Costi Costi Strategia di finanziamento Costo Fase Preparatoria Costo Fase di Costruzione ,00 Frazione già spesa o impegnata: , ,00 Il costo del progetto ha due voci principali: la costruzione del laboratorio (13 M ) e la costruzione del complesso della macchina acceleratrice e delle prime sei beamline (32 M ). Per quello che riguarda il laboratorio, alla luce della prima stima, i costi si possono dividere in: Terreno 0.20 M Preparazione del terreno 0.80 M Edifici 8.30 M Servizi 1.60 M Altri costi, ammortamento e contingenza 2.10 M mentre per il complesso dell acceleratore: Progettazione 0.50 M Anello di accumulazione M Iniettore M Beamlines 7.00 M Altri costi, 1.00 M I possibili finanziatori del progetto sono: Regione Sardegna University of Sassari University of Cagliari Sardegna Ricerche MiUR EU/FP7 Costo Operatività Annua (incluso supporto utenti) Costo Chiusura e Smantellamento ,00 Per quello che riguarda l'operativita' le stime indicano 0.5 M per l'operativita' delle strutture e ~ 1 M per il funzionamento dell'anello di accumulazione e le beamline. I possibili finanziatori dei costi di operativita' e di accesso sono: Regione Sardegna University of Sassari University of Cagliari Sardegna Ricerche MiUR EU/FP7 0,00 I costi di smantellamento non sono considerati poiché l'infrastruttura e concepita per integrarsi e rimanere, anche al termine delle attivita della macchina, un laboratorio scientifico permanente integrato nel sistema dei parchi scientifici oggi esistenti nella regione Sardegna. 9. Scala temporale prevista per la progettazione e la costruzione, inizio attività con utenti, periodo di operatività e chiusura/smantellamento

16 Page 16 of 17 Fase Preparatorio 3 ANNI La fase preliminare consistera nella preparazione del progetto con tutte le caratteristiche sia dal punto di vista delle opere civili necessarie che, dal punto di vista del complesso acceleratore. A partire dal primo Conceptual Design Review si procederà a definire la struttura di tutto il complesso dell'acceleratore con tutti i sotto-sistemi e componenti. Fase di Costruzione 3-4 ANNI Al termine della fase di progettazione iniziera la costruzione preceduta dalla preparazione delle gare d appalto delle diverse componenti del progetto. Seguira poi la fase di installazione a partire dall iniettore per continuare con tutte le componenti dell acceleratore e delle beamline. La costruzione e la fase di installazione e commissioning può essere stimata in un periodo non superiore a quattro anni, incluso il commissioning delle sei beamline della prima fase. Periodo di Attività >15 ANNI L attuale richiesta delle sorgenti di luce e la tendenze a costruire nuove facilities suggerisce che l'uso di queste strutture trasnazionali raddoppia per la prima volta entro i primi 4 anni, e successivamente ogni 6 anni. Nello scenario internazionale va sottolineato che negli Stati Uniti praticamente nessuno degli acceleratori di luce di sincrotrone operativi di 2a generazione e stato dismesso nonostante le macchine più recenti di 3a generazione siano entrate in operazione. Per questo e ragionevole ipotizzare per il primo periodo di vita di IKNO, prima di un possible aggiornamento che ne estendera l utilizzazione, avra una durata non inferiore ai anni. In questo periodo, in maniera subordinata alla disponibilita di finanziamenti oltre a realizzare gli esperimenti proposti dall utenza nazionale e internazionale operando a regime 24 ore al giorno per settimane l anno, parallelamente, si procedera alla costruzione di ulteriori beamlines, fino a raddoppiare possibilmente il numero di canali disponibili all utenza scientifica e tecnologica. Smantellamento Non e' previsto lo smantellamento del laboraorio in quanto, anche sulla base dei tempi di vita di queste infrastrutture relativamente giovani, i primi acceleratori dedicati di luce di sincrotrone sono stati costruiti negli anni 60, l'infrastruttura e il laboratorio nel suo complesso saranno concepiti per integrarsi e rimanere, anche al termine delle attivita della macchina previsto dopo ~20 anni, in un laboratorio scientifico permanente della regione Sardegna. NOTE: Il tempo indicato per la costruzione di IKNO, ovvero la costruzione del laboratorio, e per costruire e realizzare il commissioning di un acceleratore ottimizzato per la produzione di luce di sincrotrone coerente e' una stima basata su dati relativi alla costruzione di acceleratori simili quali quelli realizzati dall INFN a Frascati (DAFNE) e Pavia (CNAO), e sulle valutazioni del progetto CIRCE, l anello di accumulazione proposto negli Stati Uniti, che ha caratteristiche simili nelle dimensioni e con prestazioni paragonabili a quelle pensate per IKNO. Grazie al lavoro preliminare svolto in questi mesi, la prima fase del progetto potrebbe partire rapidamente.