ATTIVITA’ DI RICERCA DELLA SIGLA NUCLEX NEL CUI AMBITO E’ POSSIBILE EFFETTUARE TESI DI LAUREA
Il gruppo 3 dell’INFN si occupa dello studio sperimentale della fisica del nucleo. L’attività del gruppo 3 di Firenze si svolge su due sigle: NUCLEX e GAMMA. Tradizionalmente NUCLEX si occupa dello studio dei meccanismi di reazione ma anche di effetti di struttura nucleare utilizzando come sonde i prodotti carichi, in un range di energie di fascio che vanno da pochi MeV/nucleone (regime delle basse energie) fino a 50 MeV/nucleone e oltre (regime delle energie intermedie). NUCLEX fa parte di collaborazioni internazionali e effettua esperimenti sia presso i laboratori nazionali dell’INFN (LNL a Legnaro (PD) e LNS a Catania) sia presso laboratori internazionali, in particolare a GANIL (Caen, Francia).
Opportunità di tesi nell’ambito del gruppo NUCLEX
NB Gli argomenti esposti sono adatti sia per tesi magistrali sia per tesi triennali; ovviamente la durata e l’estensione del lavoro sono molto diversi
L’attività di ricerca del gruppo NUCLEX di Firenze riguarda principalmente lo studio della dinamica di reazione a energie basse (pochi MeV/nucleone) e intermedie (50 MeV/nucleone e oltre). L’obbiettivo principale è quello di trovare informazioni sulle proprietà dei nuclei e della materia nucleare lontano dalle condizioni normali, con importanti ricadute anche in ambito astrofisico (modelli per le stelle di neutroni e neutron star mergers, esplosioni di supernovae, etc.). Da questo punto di vista le collisioni fra ioni pesanti costituiscono un metodo unico per portare i nuclei in condizioni estreme di densità e temperatura in ambiente di laboratorio, dove le loro proprietà possono essere studiate. Ad esempio, uno degli aspetti che negli ultimi anni sta attirando molti sforzi da parte di molti gruppi di ricercatori sia dal punto di vista sperimentale che teorico è lo studio dell’equazione di stato della materia nucleare, e in particolare del suo termine di simmetria, a densità inferiori o superiori a quella normale e per nuclei vicini alle p e n drip lines.
Alle energie di Fermi (20-50 MeV/nucleone) si assiste a una ricca fenomenologia che va da reazioni binarie in collisioni periferiche a eventi di multiframmentazione in collisioni centrali e il meccanismo di reazione è determinato sia dal campo medio sia dalle collisioni nucleone-nucleone. La trattazione teorica si basa principalmente sui modelli di trasporto, che hanno ottenuto buoni successi, ma molti punti importanti sfuggono ancora alla descrizione modellistica.
Per questo tipo di studi il gruppo NUCLEX fa parte di una collaborazione internazionale che ha portato allo sviluppo e alla costruzione del rivelatore modulare FAZIA http://fazia.in2p3.fr/, completamente basato su elettronica digitale custom, che di fatto rappresenta lo stato dell’arte in termini di capacità di identificazione in massa e carica dei prodotti carichi e di soglie di rivelazione,. L’unità minima di FAZIA è il blocco, costituito da 16 telescopi Si-Si-CsI(Tl); al momento la collaborazione possiede 12 blocchi che sono accoppiati al rivelatore INDRA presso il GANIL di Caen (Francia) https://www.ganil-spiral2.eu/
Campagne di misura sperimentali principalmente rivolte allo studio dell’equazione di stato della materia nucleare e delle correlazioni a più corpi sono previste per i prossimi anni, offrendo a un potenziale laureando la possibilità di partecipare a prese dati in laboratori internazionali.
Il lavoro di tesi si dovrebbe poi sviluppare attraverso la fase di taratura e di riduzione dati, sfruttando anche moderni modelli di trasporto per l’interpretazione dei risultati sperimentali.
A energie più basse (5-10 MeV/nucleone), invece, le collisioni sono dominate dal campo medio e in genere si assiste alla formazione di un nucleo composto, il cui decadimento può essere in buona parte descritto con il modello statistico. Tuttavia in anni recenti in nuclei particolari sono stati messi in evidenza notevoli scostamenti da tale descrizione, riconducibili a effetti di clusterizzazione α. Anche effetti di pre-equilibrio possono contribuire ad aumentare la discrepanza fra i dati sperimentali e le previsioni del modello statistico.
Questo tipo di studi è portato avanti nell’ambito di NUCLEX tramite l’apparato GARFIELD-RCO, di stanza a LNL https://www.lns.infn.it/it/ .
Questo apparato, di ampia copertura ed elevata granularità, è in grado di identificare prodotti carichi in un vasto range di cariche, misurandone l’energia; nel caso di sistemi leggeri è possibile selezionare canali di reazione molto esclusivi che permettono di valutare efficacemente le capacità di previsione del modello statistico. Campagne di misura su effetti di clustering α sono previste nei prossimi anni.
GARFIELD: https://doi.org/10.1140/epja/i2013-13128-2 http://www.bo.infn.it/rem/apparatus.htm
Anche in questo caso un potenziale laureando, oltre a partecipare alle campagne di misura, si dovrebbe occupare della fase di taratura e riduzione dati e infine dell’interpretazione dei risultati.
La disponibilità e la crescente importanza nei prossimi anni dei fasci radioattivi (tra cui SPES a LNL https://web.infn.it/spes/) di bassa intensità e di bassa energia rende indispensabile la messa a punto di nuove tecniche di misura e di nuovi apparati per studiare le reazioni di scattering elastico e anelastico e le reazioni di trasferimento di pochi nucleoni, che sono complementari a misure di tipo γ per studi di struttura nucleare per nuclei lontani dalla valle di stabilità. A questo proposito particolarmente adatti risultano i target attivi, in cui il rivelatore stesso (un involucro pieno di gas) costituisce il bersaglio della reazione, permettendo un’efficienza pressoché completa di rivelazione dei prodotti carichi con soglie virtualmente nulle, con rivelazione delle tracce e identificazione del vertice di interazione, purché il numero di prodotti in uscita sia limitato. Al target attivo vengono accoppiati rivelatori ancillari per rivelare particelle che fuoriescono dal volume attivo ed eventualmente rivelatori γ.
Il gruppo NUCLEX ha la disponibilità del target attivo ATS (Active Target for SPES) che verrà posizionato ai LNL nei prossimi anni, per campagne di misura dedicate con i fasci esotici di SPES.
Il gruppo NUCLEX è fortemente coinvolto in attività di sviluppo di rivelatori e di elettronica, a supporto e completamento degli apparati già in uso e anche per nuovi dispositivi (per esempio basati sui SiC Silicon Carbide 10.1016/j.nima.2019.01.085)
Sito internet di NUCLEX: http://www.bo.infn.it/nucl-ex/
Referenti locali:
Sandro Barlini Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Giovanni Casini Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Gabriele Pasquali Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
Silvia Piantelli Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.
