Studio sperimentale di plasmi ECR in regimi stazionari e turbolenti mediante un sistema multidiagnostico: prospettive per investigare i decadimenti beta di interesse nucleare e astrofisico in plasma

Il lavoro di tesi consiste in uno studio interdisciplinare riguardante un’innovativa tecnica sperimentale per la misura di decadimenti nucleari in funzione delle condizioni termodinamiche dell'ambiente, ovvero un plasma magnetizzato (riscaldato tramite Electron Cyclotron Resonance (ECR)) confinato da intensi campi magnetici. Le attività sperimentali, condotte presso i INFN-LNS e in collaborazione con i Laboratori ATOMKI, riguardano in particolare lo studio, lo sviluppo e l'impiego di un innovativo sistema multidiagnostico, e avanzate tecniche di analisi, volte a caratterizzare le proprietà termodinamiche dei plasmi ECR, in regimi stazionari e turbolenti. La tesi è stata svolta nell'ambito del progetto PANDORA_Gr3 (Plasma for Astrophysics, Nuclear Decay Observation and Radiation for Archaeometry) che, per la prima volta, si propone di utilizzare i plasmi indagati dalle tecniche qui presentate per lo studio di decadimenti beta in uno scenario in grado di emulare talune condizioni astrofisiche. L'uso simultaneo di tutti gli strumenti e le tecniche analitiche, opportunamente sviluppate presso i INFN-LNS, consente di investigare le proprietà dei magnetoplasmi in tutto il dominio energetico. Sono stati caratterizzati regimi di plasma stabile e turbolento tramite riscaldamento del plasma in singola e doppia frequenza, anche tramite tecniche di spettroscopia spazio e tempo-risolte ad alta risoluzione. I regimi di turbolenza cinetica del plasma sono stati studiati per la prima volta in modo quantitativo. Sono stati investigati metodi di riscaldamento innovativi del plasma ed è stato trovato un nuovo metodo (Two-Close-Frequency-Heating) in grado di smorzare le instabilità del plasma. Inoltre, un'analisi specifica è stata finalizzata allo sviluppo e all’implementazione di un algoritmo per l'analisi di immagini a raggi X - in modalità single photon-counted – che consente imaging a raggi X spettralmente risolto. Sono stati condotti studi dettagliati sulle dinamiche di confinamento del plasma e sulla struttura interna del plasma. Infine, sono state eseguite simulazioni Monte Carlo al fine di studiare l'efficienza totale della matrice di rivelatori gamma per il design definitivo di PANDORA_Gr3. Anche la sensibilità della misura di PANDORA_Gr3 è stata valutata mediante le simulazioni, stimando i tempi di misura sperimentali necessari per ottenere una significatività statistica. Questi risultati sono stati cruciali per supportare lo studio di fattibilità dell'esperimento PANDORA_Gr3, ma allo stesso tempo sono stati altamente riconosciuti nei campi di ricerca della fisica del plasma e della fisica delle sorgenti ioniche. In particolare, hanno permesso di acquisire una conoscenza più dettagliata dei regimi turbolenti del plasma confinati in trappole magnetiche compatte, e anche di studiare più efficienti metodi di riscaldamento del plasma.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2021

Author dc:creator

• NASELLI, EUGENIA

Contributors dc:contributor

• LEONE, Francesco

• plasma multidiagnostics setup, kinetic plasma instability, X-ray imaging, Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma, beta-decay measurement, plasma multidiagnostics setup, kinetic plasma instability, X-ray imaging, Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma, beta-decay measurement, plasma multidiagnostics setup, kinetic plasma instability, X-ray imaging, Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma, beta-decay measurement
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Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581770

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581770