Studio dello scattering 18O + 48Ti a 275 MeV, simulazioni Monte Carlo e caratterizzazione sperimentale del rivelatore di piano focale di MAGNEX per il progetto NUMEN

Negli ultimi anni il doppio decadimento beta senza neutrini (0νββ) ha attirato molto interesse da parte della comunità scientifica dal momento che la sua osservazione rappresenterebbe la prima evidenza sperimentale di fisica oltre il Modello Standard. Il progetto NUMEN ha proposto ai Laboratori Nazionali del Sud dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN-LNS) un metodo innovativo per dedurre informazioni, basate sui dati sperimentali, sugli elementi di matrice nucleare presenti nel tempo di dimezzamento del decadimento 0νββ. Tale metodo è basato sulla misura di sezioni d’urto di reazioni nucleari di doppio scambio di carica (Double Charge Exchange, DCE) indotte da ioni pesanti. Tali sezioni d’urto sono tipicamente molto basse (poche decine di nb). Nella prospettiva di uno studio sistematico di tutti gli isotopi rilevanti per il 0νββ, è stato previsto un upgrade del Ciclotrone Superconduttore K800 e dello spettrometro magnetico MAGNEX, al fine di aumentare la massima intensità del fascio di ioni di due ordini di grandezza. L’upgrade di MAGNEX comprende la costruzione di un nuovo rivelatore di piano focale (Focal Plane Detector, FPD), costituito da un tracciatore a gas basato sulle M-THGEM e da un muro di rivelatori a telescopio ΔE-E, basato sulla tecnologia SiC-CsI(Tl), per l’identificazione delle particelle (Particle IDentification, PID). In questo contesto, è stata svolta un’intensa attività di ricerca e sviluppo, che ha richiesto la realizzazione di dettagliati test e simulazioni dei rivelatori. Lo scopo di questa Tesi è duplice. In primo luogo, contribuisce allo sviluppo dell’approccio multicanale proposto da NUMEN per l’analisi del meccanismo di reazione e dei dettagli di struttura nucleare del sistema di reazioni nucleari che coinvolgono nuclei rilevanti per il decadimento 0νββ . In questo contesto, lo studio dei canali di scattering elastico e inelastico gioca un ruolo centrale poiché dà accesso all’interazione di stato iniziale. L’analisi di tali canali nel caso della collisione 18O + 48Ti a 275 MeV di energia incidente è qui presentata per la prima volta. Sono descritte la procedura di riduzione dei dati e l’analisi teorica svolte durante il periodo del Dottorato di Ricerca. Il secondo pilastro di questa Tesi consiste nello studio del futuro FPD di MAGNEX. Uno dei risultati più importanti ottenuti durante l’attività del Dottorato di Ricerca è la realizzazione di un tool di simulazioni Monte Carlo capace di descrivere la risposta del futuro FPD agli eventi di interesse. In questo lavoro, tale tool è stato utilizzato per ottimizzare l’angolo di rotazione delle torri di telescopi che costituiscono il muro per la PID e per testare una proposta di strategia di PID. Inoltre, sono discussi i test di caratterizzazione sul prototipo di tracciatore a gas, basato sulle M-THGEM, svolti durante gli anni del Dottorato di Ricerca. Sono state testate due tipologie di M-THGEM, caratterizzate da differenti disposizioni dei fori. Il rivelatore è stato caratterizzato misurando le correnti attraverso gli elettrodi, variando le tensioni applicate, la pressione del gas e il rate di particelle incidenti. Sono state determinate importanti quantità, quali il fattore di guadagno e l’ion backflow.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2023

Author dc:creator

• BRISCHETTO, GIUSEPPE ANTONIO

Contributors dc:contributor

• CAPPUZZELLO, FRANCESCO
• LAMIA, LIVIO

• Neutrinoless double beta decay, Magnetic spectrometer, Heavy-ion nuclear reactions, Elastic scattering, Inelastic scattering, Monte Carlo simulations, Geant4, Gas tracker, THGEM
• Doppio decadimento beta senza neutrini, Spettrometro magnetico, Reazioni nucleari tra ioni pesanti, Scattering elastico, Scattering inelastico, Simulazioni Monte Carlo, Geant4, Tracciatore a gas, THGEM

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:NON PUBBLICO - Accesso privato/ristretto
• license uri:iris.PRI01

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/582183

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/582183