Criado em 2015, o consórcio internacional EuPRAXIA é composto por 41 laboratórios que têm o objetivo comum de projetar uma nova infraestrutura europeia para o desenvolvimento de aceleradores de partículas baseados em plasmas. O projeto, coordenado pelo Instituto de Física alemão Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), foi financiado pelo programa Horizonte 2020.

O consórcio concluiu o seu trabalho em 2020 com a entrega de um relatório que descreve o conceito (Conceptual Design Report – CDR) desta nova infraestrutura à Comissão Europeia.  O documento foi agora divulgado publicamente com a sua publicação no European Physical Journal Special Topics.

O relatório, com 600 páginas e que conta com mais de 250 autores, estabelece o estado da arte para os aceleradores de plasma, contendo uma análise exaustiva das oportunidades de inovação do EuPRAXIA. O CDR é fruto de um notável esforço colaborativo, interdisciplinar e multi-institucional, e do qual o Grupo de Lasers e Plasmas do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear do Técnico (GoLP-IPFN) fez parte.

O Instituto Superior Técnico, através do GoLP, contribuiu com um conjunto sofisticado de algoritmos numéricos de elevada eficiência computacional para estudar a performance dos aceleradores de plasma no âmbito do EuPRAXIA. “Realizando simulações numéricas de alta fidelidade que mimetizam de forma realista as condições experimentais esperadas, contribuímos para a demonstração conceptual da operacionalidade de componentes críticos do acelerador que o projeto EuPRAXIA concebeu”, explica o professor Jorge Vieira, docente do Departamento de Física (DF) e um dos investigadores envolvidos neste projeto. “Na vertente experimental, o Técnico tem desenvolvido módulos experimentais avançados para os aceleradores de plasma e as suas aplicações científicas e tecnológicas com uma larga aplicação no consórcio EuPRAXIA”, adiciona o docente.

De acordo com o professor Jorge Vieira “este trabalho preparou uma estrutura que permite um envolvimento sustentado em grandes projetos pan-europeus de desenvolvimento dos futuros aceleradores de plasma, expandindo as contribuições científicas do Técnico para o EuPRAXIA em teoria, simulação, experiência e aplicações tecnológicas”.

Aceleradores ultra-compactos revolucionários

O relatório desenvolvido pelo consórcio contém uma descrição detalhada da infraestrutura EuPRAXIA, dos sistemas laser associados, dos aceleradores de radiofrequência, bem como injetores e aceleradores baseados em plasmas, magnetos, linhas de transporte e diagnósticos necessários para acionar o funcionamento de fontes de raios-X através de um Laser de Eletrões Livres.

O documento inclui também descrições das experiências e simulações que suportam o projeto e uma análise detalhada das oportunidades de inovação, os modelos preliminares para a implementação do projeto, o custo e a calendarização para operação da infraestrutura EuPRAXIA num prazo de 8 a 10 anos.

Mais compactas e eficientes, as tecnologias baseadas em plasmas têm o potencial de trazer um novo paradigma ao mundo dos aceleradores de partículas, multiplicando as aplicações na medicina, biologia, ciência dos materiais e indústria.

O projeto EuPRAXIA oferece redução de tamanho e custos significativas em relação aos aceleradores baseados em radiofrequência. A planificação do projeto inclui ainda a instalação de uma fonte de raios-X (Laser de Eletrões Livres) em Itália, perto de Roma. Tal como salienta o coordenador do consórcio, Ralph Assmann (DESY), “este projeto irá suportar a ciência e inovação Europeias em novas áreas oferecendo as oportunidades necessárias à próxima geração de cientistas”.

O trabalho do consórcio não se fica por aqui, e os membros do EuPRAXIA já assinaram recentemente um acordo para a próxima fase do projeto. Paralelamente, o consórcio submeteu uma candidatura ao Roteiro Europeu ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures), suportada por 5 países a nível governamental sendo Itália o país líder. A candidatura foi considerada elegível no contexto do roteiro ESFRI, estando em avaliação com decisão expectável no verão de 2021.

O Técnico também participa na candidatura ao roteiro ESFRI com o objetivo de concretizar o conceito estabelecido pelo consórcio EuPRAXIA com a construção da primeira infraestrutura experimental para as aplicações de aceleradores a plasma. “Neste contexto, a proposta do Técnico é acolher um centro de excelência em teoria e simulação para o avanço da ciência e tecnologia dos aceleradores a plasma”, afirma o professor Luís Oliveira e Silva, docente do DF e investigador do GoLP.