struttura nucleare e reazioni nucleari esperimenti e...

Universita` degli Studi di MilanoIstituto Nazionale di Fisica Nucleare

Struttura Nucleare e Reazioni nucleariEsperimenti e teoria

Ricerca di base (sperimentazione, test modelli teorici…)Sviluppi tecnologiciApplicazioni (Societa`, medicina Nucleare)

http://www.mi.infn.it/~sleoni/TESI

PROBLEMI DI FISICA NUCLEARE SU CUI SI CONCENTRA LA RICERCA

•Struttura nucleare, problemi di interesse astrofisico•Reazioni nucleari tra ioni pesanti per lo studio della materia nucleare

Life-time measurements per il decadimento α e di nuclei piu’ pesanti

R. Bonetti e A. Guglielmetti

Laboratorio Gran Sasso

Nel Sole:L = 2 1039 Mev/sQ = 26.73 MeVR = L/Q = 1038 s-1

In Laboratorio:pbarn < σ < nbarnε ≈10%I ≈ mAρ ≈ µg/cm2

R = εIN/Aρσ

1 evento/mese < R < 1 evento/giorno

È necessario ridurre il fondo a meno di un evento al mese!!!

R. Bonetti e A. Guglielmetti

Astrofisica Nucleare Teorica

•Ruolo dell’interazione di pairing tra nucleoni

•Energia di simmetria nuclearein funzione della temperatura

•Nuclei ricchi di neutroni

P. Pizzocchero R. Broglia et al.

APPARATO SPERIMENTALELe misure si svolgono a Garching (D): le prese dati sono una o due volte l'anno,

con partecipazione anche di eventuali laureandi

http://www.bl.physik.tu-muenchen.de

SPETTROMETRO Q3D

SORGENTE POLARIZZATA

OBIETTIVO E MOTIVAZIONI SCIENTIFICHE

studio di strutture nucleari con tecniche spettroscopiche applicate a processi indotti da fasci di protoni ( polarizzati e non )che comportano il trasferimento di pochi nucleoni.

RIVELATORE di piano focale

Possibilita' di tesi: misure ad alta risoluzione di reazioni (p,t) e (ppol,α). Il lavoro di tesi consiste nella raccolta dati a Garching (Monaco di Baviera) e nell'analisi con modelli teorici con programmi e il sistema di calcolo del Dipartimento. (L. Zetta e P. Guazzoni)

Durata del lavoro di tesi: in media il lavoro di tesi prevede la presenza in laboratorio per circa un anno.

Frammentazione di C e O a Energie tra 10-50 MeV/u

Esperimenti e teoria

Esperimenti presso i Laboratori INFN di Legnaro (Padova) e di Catania

Drift Chambers + Microstrip gas detectors + CsI(Tl) divise in 48 settori

Exp e teoria : E. Gadioli, E. Gadioli Erba, E. Fabrici, M. Cavinato

Misure di sezione d’urto delle reazioni indotte da 12C :

• Uso di fasci di C per la cura dei tumori : • alta ionozzazione ⇒ alta efficacia biologica

• Misure dettagliate di sezioni d’urto relative ai diversi processi di interazione sono necessarie in un ampio intervallo energetico

Dati sperimentali per lo sviluppo modelli necessari per il codice ditrasporto FLUKA per il calcolo della dosefisica e biologica nei vari organi.

E. Gadioli, A. Ottolenghi F. Ballarini, G. Battistoni, A. Ferrari

P. Guazzoni e L. Zetta

I. Iori

Nuclei lontano dalla valle di stabilita’

Struttura Nucleare – Spettroscopia γA.Bracco, N.Blasi, F.Camera, S.Leoni,

B.Million, O.Wieland, M.Pignanelli

EUROBALL – CLARA

Studio della radiazione γda nuclei alto spin/alta energia di eccitazione prodotti in reazioni di fusione tra ioni pesanti

proprietá collettive del nucleo(vibrazioni e rotazioni)

http://www.mi.infn.it/~camera

CopenhagenDanimarca

StrasburgoFrancia

KracoviaPolonia

Chicago, S.FranciscoUSA

Studio Sperimentale della Struttura NucleareReazioni con fasci esotici

Reazioni Nucleari 5 MeV/A → 400 MeV/AReaction cross sectionsCoulomb ExcitationSpins, massesTransfer reactionsγ and particle decay

projectile

v/c ≈ 1-50 %

targetαn

p γ

γ

GSI LaboratoryA. Bracco, F. Camera, B. Million, S. LeoniN. Blasi, M. Pignanelli

Temi di ricerca / Proposte di Tesi in Spettroscopia γTesi: 1 anno, basate su esperimenti recenti, pubblicazioni scientifiche

Risonanza Gigante di Dipolo

stato collettivo nucleare:p e n oscillano

in opposizione di fase(vibrazione)

deformazioneorientamento

Eγ

Rotazione Nuclearead alta temperatura

γEγ

152Dy

Eγ

transizioneordine (T = 0)

caos (nucleo composto)

A. Bracco, F. Camera, B. Million, S. Leoni, N. Blasi, M. Pignanelli

Tra i molti problemi aperti della struttura nucleare:

• quali nuclei esistono

come sistemi legati ?Evoluzione del campo medio nucleare lontano dalla stabilità

• che peculiarità hanno

i sistemi debolmente

legati ? Stati eccitati di particella singola e collettivi in sistemi “esotici”

P. Bortignon, R. Broglia, G. Colo, E. Vigezzi

Vibrazioni nucleari (dipolo, quadrupolo… monopolo ⇔ compressibilità)

Studio mediante teoria della risposta lineare

Evoluzione in sistemi con eccesso neutronico

Eccitazione in reazioni inelastiche

Accoppiamento particella-vibrazioneLe particelle nel campo medio avvertono le fluttuazioni della superficie nucleare

Metodi di teoria di

campo nucleare

P. Bortignon, R. Broglia, G. Colo, E. Vigezzi

Analogie con altri sistemi finiti: aggregati molecolari

Risposta lineare: metodi ab-initio

Aggregati di carbonio: vibrazioni ioniche (fononi), superconduttività

Aggregati metallici: Na8

P. Bortignon, R. Broglia,G. Colo, E. Vigezzi

Nucleo atomico Proteine

Transizione di Fasenormale superfluido

(orbitali caldi: bloccando questi orbitali, transizione di fase)

Transizione di Fasedenaturato nativo(amminoacidi caldi: mutandoquesti, transizione di fase)

Soluzione del problema del protein folding in termini di modellie di calcoli a principi primi.

Disegno di farmaci che agiscono sugli amminoacidi caldi (nonmutabili, e che pertanto non inducono resistenza).

R. A. Broglia & G. Tiana

Sviluppo di tecniche di tracking in rivelatori a stato solido

Rivelatori HpGe segmentati:nuova generazione

rivelatori a stato solido

Principle

Applicazioni

Elettronica digitalePulse shape analysisSimulazioniTracking

Futuri apparati sperimentaliSpettroscopia γ

AGATA (GSI, D)

Medicina: ultra-low radiation (full body scan)

γ-source localization: aereoporti Space exploration

Bracco, F. Camera, B. Million, S. Leoni N. Blasi, M. Pignanelli, O. Wieland

PROSPETTIVEDottorati e ricerca a Milano o presso i laboratori stranieri

Laboratori per la ricerca in Fisica Nucleare nel mondo

Italia, Germania,Francia, Finlandia

Usa, Russia, Giappone

...........

INDUSTRIA e centri di ricercaEsempi IAEAGeneral electric, software companies

• Docenti coinvolti:

Esperimenti Struttura : A. Bracco, F. Camera, S. Leoni, N. Blasi, B. Million and O. Wieland , L. Zetta+ Dottorandi e assegnisti

Esperimenti Reazioni : E. Gadioli, E. Gadioli Erba,

E. Fabrici, M. Cavinato, I. Iori , P. Guazzoni

Teoria : R.A. Broglia, P.F. Bortignon, E. Vigezzi, G. Colò +

+ Assegnisti e dottorandi

Collaborazioni internazionali per teoria ed esperimentiEdificio Lita : 1 e 2 piano