PROGRAMMA DI RICERCA

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1 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Emanuele Vardaci Rappresentante nazionale: Emanuele Vardaci Struttura di appartenenza: NA Posizione nell'i.n.f.n.: PROGRAMMA DI RICERCA Linea di ricerca Laboratorio ove si raccolgono i dati Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio Acceleratore usato Fascio (sigla e caratteristiche) Processo fisico studiato Apparato strumentale utilizzato Sezioni partecipanti all'esperimento Istituzioni esterne all'ente partecipante Durata esperimento A) INFORMAZIONI GENERALI Studio dei meccanismi di reazioni nucleari indotte da ioni pesanti LNL, JYFL (Jyvaskyla, Finland) FIESTA TANDEM XTU + LINAC ALPI CICLOTRONE SUPERCONDUTTORE K130 (Jyvaskyla) IONI PESANTI AD ENERGIE < 15 Mev/A FASCI PULSATI a 800 ns Dinamica delle fissione in sistemi di fissilita' intermedia e pesanti; Decadimento di nuclei caldi e dipendenza della densita' dei livelli dall'isospin Sistema di rivelazione 8pLP; Rivelatore a tempo di volo per i frammenti di fissione (nuovo sviluppo basato su CORSET); apparato MAIALE per la misura delle sezioni d'urto dei residui di evaporazione;apparato HENDES (JYFL) per la misura dei neutroni nel canale di fissione FI, LNL, NA FLNR (Dubna), JYFL (Jyvaskyla, Finlanda) OMSK State University (Federazione Russa) 3 anni PERIODO B) SCALA DEI TEMPI : piano di svolgimento 1.messa in opera di due braccia rivelatori ATTIVITA' PREVISTA per frammenti di fissione con test; 2.messa in opera di nuovo rivelatore anulare per ER; 3. 1 turno di misura ed analisi dati. Completamento della parte strumentale; test e prese dati Esperimenti presso LNL ed Laboratorio acceleratore di Jyvaskyla; Analisi dati Mod EN. 1 (a cura del responsabile nazionale)

2 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura FI Resp. loc.: Gelli VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA Turni di misura a LnL: 2 turni x 2 ricerc., 7giorni/turno, 120 euro/giorno, viaggio 80 euro TOT = 2 x 2 x (120x7 + 80) = 3680 euro Riunioni Collaborazione ed Analisi Dati: 3 Riunioni, 2 giorni/riunione, 2 Ricercatori; 160/giorno Viaggio 120 Tot = 3 x 2 (160x ) = 2640 euro Turni Misura JYFL: 1 turno di misura per 1 ricercatore 8 giorni/turno Diaria 180euro /giorno viaggio 800 euro /turno Tot = 2 x (180x ) = 2240 euro IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 3,5 2,5 2,5 6,0 2,5 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Dischi estraibili per immagazzinamento dati. Espansione memoria RAM e di massa per PC. Reintegro prelievi magazzino LNL. Consumo generico 5,0 5,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro n.1 Crate CAMAC n.2 TAC per per 8plp CORSET n.2 QUAD CFD ORTEC PC per analisi dati 8,0 6,0 9,0 3,0 26,0 Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni? Breve descrizione dell'intervento: Mod EC./EN. 2 Totale di cui SJ 39,5 0,0 (a cura del responsabile locale)

3 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura LNL Resp. loc.: Gianfranco Prete VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA Riunioni Collaborazione ed Analisi Dati: 2 Riunioni (3 giorni/riunione, 3 Ricercatori; Viaggio 350, albergo 300, pasti 180) Tot = 3 Ric x 2 riunioni ( ) = 7140 euro IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 5,0 5,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Turni Misura JYFL: 1 turno di misura per 2 ricercatori 8 giorni/turno Diaria 180euro /giorno Viaggio 800 euro /turno Tot = 2 Ric x 1 turno (8 giorni x 180 e + 800) = 4480 euro Riunioni collaboratori esteri per progettazione/realizzazione rivelatori ed analisi dati: per 1 ricercatore 8 giorni/viaggio/anno Diaria 180euro /giorno Viaggio 800 euro Tot = 1 Ric x 1 viaggio Mantenimento Apparato:Sostituzione 10% dei circa 200 Silici (1.5Keuro/Si) riparazione moduli elettronica consumo vario e magazzino disegni e lavorazioni meccaniche per inserimento pompa sviluppo telescopio rivelatore PPAC anulare a 8 settori (camera in allumino, elettrodi, montaggio in 8pLP) 4,5 2,5 20,0 10,0 5,0 10,0 7,0 7,0 52,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro pompa criogenica per uso MCP misuratore vuoto 2 Quad CFD Ortec 935 per PPAC a settori per residui di evaporazione 2 TAC per bracci di volo MCP 20,0 5,0 9,0 6,0 2 crate NIM ricambi moduli elettronica (parziale restituzione sez. Padova) 4 quad logic Phillips quad SCA Ortec gate generator Ortec GG8000 ricambi moduli elettronica (parziale restituzione sez. Padova) 1 octal discriminator Phillips delay Caen N108 1 quad coinc Caen N455 2 dual OR Caen N113 scheda HV 6000Volt per sistema SY527 Caen A832 16,0 30,0 10,0 5,0 6,0 107,0 1 PC Analisi dati 1 PC controlli apparato(in sostituzione di PC obsoleto)

4 Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni? Breve descrizione dell'intervento: Mod EC./EN. 2 Totale di cui SJ 171,0 0,0 (a cura del responsabile locale)

5 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura NA Resp. loc.: Emanuele Vardaci VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA Turni Misura LNL: 2 turni di misura per 5 ricercatori 7 giorni/turno Diaria 120e /giorno Viaggio 350e /turno Tot = 5 Ric x 2 turni (7 giorni x 120 e + 350) = euro IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 12,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Interventi Tecnici: 2 Interventi x 2 tecnici 7 giorni/intervento Diaria 120euro/giorno Viaggio 350euro/intervento Tot = 2 Tecnici x 2 interv (7 giorni x 120 e + 350) = 4760 euro Riunioni Collaborazione ed Analisi Dati: 2 Riunioni 2 giorni/riunione 5 Ricercatori Diaria 120euro/riunione Viaggio 350/riunione Tot = 5 Ric x 2 riunioni (2 giorni x 120 e + 350) = 5900 euro Mobilita Responsabile Nazionale 5,0 6,0 1,5 24,5 Turni Misura JYFL: 1 turno di misura per 3 ricercatori 8 giorni/turno Diaria 180euro /giorno Viaggio 800 euro /turno Tot = 3 Ric x 1 turno (8 giorni x 180 e + 800) = 6720 euro Riunioni collaboratori esteri:realizzazione rivelatori ed analisi dati: per 2 ricercatori 8 giorni/viaggio/anno Diaria 180euro /giorno Viaggio 800 euro Tot = 2 Ric x 1 viaggio (8 giorni x 180 e + 8 Costruzione stampi (maschio e femmina) in alluminio per la costruzione dei sostegni dei nuovi rivelatori di frammenti 8pLP CORSET per le 3 forme (ring E,F e G): 3 forme x 2 k euro Materiale per fibra di carbonio x 4 braccia: 3000 euro Stampaggio laser elementi per 4 rivelatori di start: 4 x 1080 = 4320 euro Stampaggio laser elementi per 4 rivelatori di stop: 4 x 720 = 2880 euro Micro channel plate per rivelatori delle 2 braccia: 2 x 5000 = keuro Fogli di carbonio e Cu/Be wires da 150 micron: 1000 euro Mantenimento apparato: riparazione moduli elettronica consumo vario e magazzino Dischi estraibili per DAQ 7,0 4,5 6,0 3,0 7,0 10,0 1,0 2,0 5,0 2,0 11,5 36,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro 1 PC per analisi dati 1 Alimentatore VME di ricambio per il DAQ 2 TAC per tempo di volo MCP 2 QUAD CFD ORTEC NIM 935 per time pick up tempi di volo MCP 3,0 12,0 6,0 9,0 44,0

6 1 NAS Disk server per base dati globale (compatibile con quanto installato presso il Servizio Calcolo) 1 PC DUAL PROCESSOR DEDICATO ALLE SIMULAZIONI 8,0 6,0 Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni? Breve descrizione dell'intervento: Mod EC./EN. 2 Totale di cui SJ 116,0 0,0 (a cura del responsabile locale)

7 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura FI Resp. loc.: Gelli ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

8 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura FI Resp. loc.: Gelli ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

9 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura LNL Resp. loc.: Gianfranco Prete ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

10 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura LNL Resp. loc.: Gianfranco Prete ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

11 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura NA Resp. loc.: Emanuele Vardaci ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

12 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura NA Resp. loc.: Emanuele Vardaci ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

13 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Emanuele Vardaci PREVENTIVO GLOBALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 Struttura Missioni interne Missioni estere Materiale di consumo A CARICO DELL' I.N.F.N. Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenz. Materiale inventariabile Costruzione apparati In KEuro TOTALE Compet. A carico di altri Enti FI LNL NA 6,0 5,0 24,5 SJ 2,5 7,0 11,5 SJ 5,0 52,0 36,0 SJ SJ SJ SJ 26,0 107,0 44,0 SJ SJ SJ 39,5 171,0 116,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 35,5 21,0 93,0 177,0 326,5 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

14 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Nuovo esperimento Gruppo PROPOSTA DI NUOVO ESPERIMENTO Vedi allegato Mod EN. 5 Pagina 1 di 2 (a cura del rappresentante nazionale)

15 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Nuovo esperimento Gruppo PROPOSTA DI NUOVO ESPERIMENTO Mod EN. 5 Pagina 2 di 2 (a cura del rappresentante nazionale)

16 FIESTA: Programma di ricerca Introduzione Per il triennio la collaborazione FIESTA intende portare avanti le seguenti due linee di ricerca con misure da effettuarsi prevalentemente con l'apparato 8πLP presso i Laboratori Nazionali di Legnaro: lo studio della dinamica della fissione e gli effetti dell isospin sulla densita dei livelli. La prima linea di ricerca si propone un passo in avanti nella determinazione della viscosita nucleare, quantita ancora affetta da notevole incertezza, studiandone la dipendenza dalla temperatura e forma dei nuclei. Lo studio degli effetti dell isospin e di notevole interesse in fisica nucleare ed, in particolare, per la futura sperimentazione con fasci radioattivi. Dopo lo sviluppo strumentale affrontato negli scorsi anni, la collaborazione intende focalizzare la sua attivita sull approfondimento dei suddetti temi mediante la presentazione di nuovi esperimenti che comportano la prosecuzione nello sviluppo di codici per il modello statistico, la collaborazione con un gruppo della Omsk State University per lo sviluppo di modelli dinamici della fissione, e un limitato sviluppo strumentale. Quest ultimo riguardera la realizzazione di un nuovo sistema di rivelatori a tempo di volo per frammenti di fissione 8πLP-CORSET, e di un rivelatore anulare a gas per la rivelazione dei residui di evaporazione. Il primo sistema consentira la misura della massa e TKE dei frammenti che oltre a permettere una piu efficace selezione dei canali di fissione, aprira la strada ad una nuova classe di esperimenti sulla competizione fusione-fissione, quasi-fissione e fissione rapida. Il nuovo rivelatore anulare portera un consistente aumento di efficienza nella rivelazione dei residui, con conseguente miglioramento della statistica degli eventi del canale evaporativo, importante per una analisi piu accurata degli spettri delle particelle. La collaborazione intende inoltre portare avanti le linee di ricerca anche con esperimenti da realizzarsi in collaborazione con ricercatori della Universita di Jyvaskyla (Finlandia) e del Flerov Laboratory of Nuclear Reaction in Dubna (Federazione Russa). 2. Dinamica del processo di fissione e ruolo della viscosita nucleare Lo studio della dinamica del processo di fissione riveste un importanza rilevante nel quadro degli studi dei meccanismi di reazione in collisioni indotte da ioni pesanti. Il processo di fissione rappresenta un esempio naturale della evoluzione di un sistema dissipativo a molti corpi in cui il moto collettivo dei nucleoni verso la barriera e fortemente dipendente sia da gradi di liberta di particella singola sia da gradi di liberta collettivi quali la temperatura e la forma del nucleo. Il meccanismo attraverso cui l energia del canale d ingresso e dissipata e tuttora un argomento ampiamente dibattuto, manifestato anche dalla grande mole di lavori teorici degli ultimi anni [1-9]. La presenza di effetti dinamici nel processo di fissione e stata inizialmente ipotizzata dal confronto delle molteplicita misurate dei neutroni di prescissione con quelle previste dal modello statistico [10]. Diversi studi dimostrano [11] che esiste un dominio di energia oltre il quale il modello statistico sottostima significativamente tali molteplicita oltre che per i neutroni anche per le particelle cariche e i fotoni di GDR, e che l entita di tale discrepanza cresce con la temperatura. Queste osservazioni hanno portato a concludere che il moto collettivo dei nucleoni dall equilibrio alla scissione e rallentato dalla viscosita nucleare condizionando fortemente la competizione tra la fissione e gli altri canali aperti all inizio del decadimento. Consequentemente, l emissione di particelle e fotoni di GDR risulta essere piu favorita di quanto previsto sulla base di un modello puramente statistico del decadimento. Cio implica anche che la misura di particelle e fotoni di prescissione rappresentano un sonda efficace per lo studio della scala temporale della fissione e della viscosita nucleare. 1

17 Per tener conto della evoluzione temporale del sistema composto verso la barriera, sono state proposte diverse modifiche del modello statistico che consistono principalmente nella introduzione di un parametro temporale entro il quale la probabilita fissione e considerata soppressa (delay time o buildup time), e di un termine di soppressione delle larghezza di Bohr- Wheeler legato alla viscosita nucleare tramite il parametro γ (fattore di Kramer) [12,13]. Tutto cio e un modo semplice per inserire un effetto dinamico in un modello che non tratta esplicitamente il tempo. Naturalmente, l estrazione dei tempi e del parametro γ lascia molte questioni ancora aperte, che riguardano i valori dei tempi di ritardo, la natura ad un corpo o due corpi della dissipazione, oltre che la sua dipendenza dalla temperatura e forma del nucleo. La scala temporale stimata in questi approcci e affetta da un notevole incertezza. I valori riportati in letteratura vanno da 5 a 400 x s dipendendo dal sistema studiato e dal tipo di sonda sperimentale. La medesima conclusione si puo trarre sulle stime del parametro di viscosita γ. Molto spesso il confronto tra i parametri estratti risulta anche essere complicato dal differente approccio formulato nei modelli. Va tuttavia sottolineato che la mancanza di vincoli restrittivi sui parametri di modello dovuto ad un numero insufficiente di osservabili sperimentali puo essere sorgente di discrepanze cosi come una trattazione approssimata di aspetti importanti come ad esempio la dipendenza della evaporazione dalla deformazione del nucleo. E quindi estremamente cruciale usare il maggior numero possibile di osservabili sperimentali per vincolare i parametri rilevanti di modello e tentare di usare un unico set di parametri di ingresso per riprodurre il quadro fisico generale dei dati. Frequenti sono, infatti, i casi in cui piu set di parametri di modello permettono di riprodurre gli stessi dati [14-18]. Un estesa varieta di studi affronta il problema da un punto di vista puramente dinamico. Gli approcci sono sostanzialmente di due tipi: deterministico e stocastico. Nel primo, l evoluzione temporale delle variabili collettive selezionate e ottenuta dalla soluzione numerica delle equazioni di Eulero-Lagrange[4]. Nel secondo [1,3,5-9], l evoluzione temporale e descritta da equazioni di diffusione, di tipo Langevin o Fokker-Planck, come avviene nel caso del moto di particelle Browniane che interagiscono stocasticamente con un mezzo, che costituisce il bagno termico. La forza dissipativa e di tipo random. La differenza sostanziale fra i due approcci e che il secondo tratta esplicitamente le fluttuazioni nei gradi di liberta collettivi. Una delle primarie questioni che i modelli dinamici hanno aperto riguarda la natura stessa della dissipazione, ovvero se la dissipazione e regolata da un meccanismo ad un corpo (collisioni dei nucleoni con un barriera di potenziale) o a due corpi come nel caso dei fluidi. L approccio di Langevin a due dimensioni e stato formulato per analizzare la TKE e le molteplicita di prescissione per il nucleo 200 Pb [1]. Si e concluso che la dissipazione ad un corpo e in grado di riprodurre entrambe le quantita, mentre la dissipazione a due corpi e in grado di riprodurre solo la TKE. Questo implica che la correlazione massa-tke non e in grado da sola di chiarire questo punto. Cio e d altronde anche ragionevole visto che la distribuzione in massa e TKE dei frammenti nella fusione-fissione non e altro che il prodotto di un lungo processo di termalizzazione. Invece, nel caso della quasi-fissione, a causa del minore tempo di interazione, il moto della massa verso la simmetria viene interrotto prima del raggiungimento della simmetria, e cio può essere significativamente sensibile agli effetti dissipativi. Questo significa che la correlazione massa-tke nella quasi-fissione può costituire una sonda piu efficace per lo studio della dissipazione che non la stessa correlazione nella fusione-fissione. La mancanza di un risultato decifrabile della natura della dissipazione viene comunque affermata in molti lavori [12,13], ed anche utilizzando la sonda fotonica non sembra possibile raggiungere un risultato a favore dell uno o dell altro modello [13]. Recentemente, il modello dinamico alla Langevin e stato esteso a tre dimensioni [5,8]. Un contributo interessante sulla questione della variabilita dei risultati sulla viscosita nucleare e stato recentemente proposto in [9]. Calcoli dinamici su isotopi ed isobari con rapporto N/Z variabile sono stati effettuati usando l equazione di diffusione di Smoluchowski. Si e ottenuto che le molteplicita di prescissione delle particelle leggere al variare del coefficiente di viscosita per valori diversi di N/Z mostrano una diversa dipendenza. In particolare, per rapporti di N/Z vicini 2

18 a , le molteplicita di particelle cariche sono piu sensibili alla viscosita ; all aumentare del rapporto N/Z ( ) il risultato si inverte a favore delle molteplicita neutroniche. Questa questione va naturalmente approfondita, ma gia fornisce una chiave di lettura sulla importanza della scelta della sonda piu adatta, e sulla necessita di un continuo miglioramento delle capacita previsionali di osservabili fisiche nei modelli dinamici. Se i valori del coefficiente di viscosita γ possono differire anche di un fattore 10 sulla base del confronto dei dati sperimentali con modelli statici e dinamici, ancora piu drammatico e il quadro proposto sul piano dei modelli microscopici, dove i valori del suddetto parametro spaziano su tre ordini di grandezza [19]. Va tuttavia ancora sottolineato che la mancanza di vincoli sui parametri di modello dovuto ad un numero insufficiente di osservabili sperimentali puo essere, in certi casi, sorgente di discrepanze cosi come un limitato trattamento di effetti importanti come la dipendenza della evaporazione dalla deformazione del nucleo. La collaborazione FIESTA intende contribuire al suddetto quadro con un programma di ricerca a piu livelli, incentrato sulla opportunita unica, realizzabile con l apparato 8πLP, di poter misurare simultaneamente diverse osservabili cruciali (es. distribuzione M-TKE, molteplicita di particelle cariche nel canale di fissione e residui di evaporazione) con elevata copertura angolare per un grande intervallo di masse. La piu efficace misura dei frammenti di fissione, anche per sistemi pesanti, e offerta dallo sviluppo del nuovo sistema di rivelazione a tempo di volo che si propone. Il programma si sviluppa in tre anni e si articola sui seguenti tre punti: 1) upgrade dei rivelatori di trigger, 2) nuove proposte di esperimento che prevedono una scelta accurata del canale d ingresso, in particolare sistema di fissilita intermedia e sistemi dove gia sono state misurate alcune osservabili rilevanti, 3) sviluppo di codici e di modelli per quanto riguarda il modello statistico, e di modelli dinamici della fissione sui quali si e aperta una collaborazione con un gruppo della Omsk State University. Si intendono studiare sistemi di fissilita intermedia che offrono diversi vantaggi rispetto ai sistemi di maggiore fissilita : una sezione d urto di fissione confrontabile con quella dei residui di evaporazione, una molteplicita di particelle cariche maggiore di circa un ordine di grandezza, e siccome il cammino dal punto sella al punto di scissione e molto breve, il ruolo della dinamica di pre- sella e molto piu importante. Queste proprieta si traducono in un numero molto maggiore di vincoli sui modelli che in altri casi. In particolare, i sistemi di interesse sono 32 S Te, 16 O Nd, 64 Ni + 94 Zr, 16 O Yb. L upgrade del sistema di rivelazione dei frammenti puo inoltre garantire la possibilita di effettuare studi anche su sistemi pesanti, ed in particolare su quei sistemi utilizzati finora per lo studio della dinamica del canale d ingresso finalizzata alla ricerca degli elementi super pesanti. 2a. Sistema a tempo di volo per i frammenti di fissione e rivelatore anulare a gas per i residui di evaporazione. La linea di ricerca presentata richiede misure di particelle leggere o fotoni in coincidenza con i frammenti di fissione o i residui di evaporazione. I frammenti di fissione sono selezionati, nell attuale configurazione dell apparato 8πLP, usando coincidenze cinematiche binarie tra i rivelatori al silicio dei ring E, F o G (Fig.1) e non e possibile dedurre la loro massa ed energia, ad esclusione di una grossolana separazione tra la parte simmetrica o asimmetrica della distribuzione di massa prevista per i frammenti di fissione. Cio comporta una limitazione nella tipologia di sistemi studiabili (l angolo tra i rivelatori che partecipano alla coincidenza deve essere vicino all angolo di folding dei due frammenti), nel confronto delle molteplicita di prescissione con i modelli, e non consente di rivelare i frammenti agli angoli in avanti, ne per i sistemi pesanti (A~ ) ne per quelli con A~150. In realta, la geometria presente e ottimale per i sistemi di fissilita intermedia che sono stati l oggetto principale dei precedenti studi della collaborazione [20, 21,22]. 3

19 Dal quadro fisico descritto in precedenza, si evince che uno studio sistematico della dinamica della fissione deve necessariamente considerare molte osservabili su un gran numero di sistemi e di energie di eccitazione. Il sistema a tempo di volo proposto, basato sul sistema CORSET [23] sviluppato a Dubna, permette la determinazione della massa ed energia dei frammenti con una risoluzione M ~ 3 su una base di volo di appena 15 cm nel caso di sistemi composti con A~250. Da simulazioni effettuate dal gruppo partner di Dubna, e possibile raggiungere una risoluzione M = 1 nella regione di massa A~150 con una base di volo di 35 cm, che risulta essere possibile nell attuale camera di scattering. Per montare i rivelatori di start e stop si e disegnato un supporto a tronco di piramide da inserire al posto di un telescopio della BALL finora preposto a rivelare i frammenti di fissione. In questo tipo di imbuto sara montato il rivelatore di start, opportunamente ridisegnato nella geometria, ed il rivelatore di stop, che rimane immutato nel disegno e nelle dimensioni rispetto a quello usato in CORSET (9 x 6 cm 2 ). Al fine di rendere l imbuto leggero e sufficientemente rigido, si e pensato di realizzarlo in fibra di carbonio. Per far cio e necessario realizzare due stampi, il maschio e la femmina, in alluminio. Siccome le sezioni degli alloggiamenti in tutta la BALL sono solo di 3 tipi (ring E, F G hanno sezioni uguali rispettivamente a D, C e B) sara sufficiente realizzare solo tre tipi di imbuti, e quindi un totale di 6 stampi. In Fig. 2 sono mostrati i tre tipi di imbuto realizzati in cartone. Naturalmente sara necessario corredare questo sistema con moduli di elettronica. Il sistema e composto di due braccia, ognuno dei quali contiene un rivelatore di start ed un rivelatore di stop sensibile alla posizione. L interazione del frammento con il foglio di carbonio all ingresso del rivelatore di start produce elettroni che sono convogliati, mediante un opportuno campo elettrico, a 90 0 verso il basso, e sono raccolti da un micro-channel plate. Il rivelatore di stop e invece costituito da due micro-channel plate paralleli e da una griglia. I tempi di salita dei segnali dai micro-channel plate sono dell ordine dei 200 ps e al fine di raggiungere una adeguata risoluzione in massa e necessario utilizzare elettronica veloce. In Fig.3 sono mostrati i due rivelatori usati da CORSET, mentre in Fig. 4 e mostrato lo schema della elettronica necessaria. In un recente esperimento effettuato presso i Laboratori di Legnaro con l apparato MAIALE, si e testata la validita di un tale sistema di rivelazione con la reazione 32 S Ag a 180 MeV. In Fig.5 e mostrata la mappa massa-tke ottenuta con una base di volo di soli 15 cm. Per cio che riguarda la selezione dei residui di evaporazione, l utilizzo di un telescopio a PPAC si e dimostrata una tecnica adeguata nell'apparato 8πLP. Il telescopio e formato da due PPAC coassiali e da un assorbitore tra il primo e il secondo. Tale tecnica e basata sulla misura del tempo di volo con il primo PPAC rispetto ad un tempo di riferimento dall'acceleratore (RF) e su un sistema di VETO che elimina gli eventi elastici, quasi elastici e di fissione; il veto e fornito dal secondo PPAC il quale viene raggiunto solo da questi eventi poiche l assorbitore ferma i residui di evaporazione in quanto hanno uno stopping power molto piu alto. Il sistema attualmente utilizzato e costituito da 4 telescopi con piccolo angolo solido (0.3 msr). I due PPAC del telescopio sono posti a una distanza di circa 20 cm e l assorbitore e costituito dal gas di riempimento. Questa configurazione ha il vantaggio di poter modulare lo spessore dell assorbitore ma soffre per un alto effetto di scattering multiplo che rende meno efficace il veto e per condizioni di pressione non ottimale per i PPAC ( Torr a seconda della reazione). La nuova configurazione proposta e una evoluzione di quanto gia utilizzato e prevede la realizzazione di due rivelatori a PPAC anulari ad 8 settori, ad una distanza di 1 cm, e separati da un assorbitore solido. In questo modo si potra aumentare la copertura angolare, ridurre gli effetti di scattering multiplo, e utilizzare una pressione di lavoro ottimale per il funzionamento dei PPAC. 2b. Misure complementari. Dal quadro fisico presentato risulta evidente l importanza di effettuare misure su molte osservabili. Le molteplicita neutroniche nel canale di fissione e la sezione d urto dei residui di evaporazione sono osservabili cruciali per la analisi dei modelli. Per questo motivo, ad integrazione 4

20 delle misure effettuabili con l apparato 8πLP, si intende proporre misure di molteplicita neutroniche presso il JYFL con l apparato HENDES, e misure di sezioni d urto dei residui di evaporazione con l apparato MAIALE. 2. Effetti dell isospin sulla densita dei livelli La densita dei livelli nucleari entra in molto aspetto delle reazioni nucleari, ed in particolare, nella astrofisica nucleare. Una grande varieta di lavori ha avuto come oggetto questa quantita, la cui espressione comunemente usata e basata sul modello a gas di Fermi. Allo stato attuale, la densita dei livelli e stata studiata solo per i nuclei vicini alla valle di stabilita, e principalmente sul lato neutron-deficient. A partire dal lavoro di Bethe [24], molti ingredienti sono stati inclusi, quali gli effetti di shell ed il pairing. Il parametro principale della densita dei livelli a e stato oggetto di numerosi studi a bassa ed alta energia di eccitazione. Il passaggio dal valore previsto alle basse temperature, tipicamente di A/8.5 MeV -1, a quello previsto dal modello a gas di Fermi e supportato da diverse osservazioni [25]. Con la prescrizione di Fermi, il modello statistico e riuscito a produrre una gran quantita di dati in studi con reazioni indotte da nuclei stabili. Tuttavia, gli effetti dell isospin sono tipicamente trascurati in quanto si prevede che siano trascurabili per i nuclei composti vicini alla valle di stabilita, ovvero quelli prodotti in reazioni con nuclei stabili. Nel modello di Fermi, gli effetti dell isospin sono rappresentati da un termine che dipende da T 3 =(N-Z)/2, e dalla densita degli stati di particella singola alla energia di Fermi. Il modello prevede una diminuzione nel valore della densita dei livelli all aumentare di T 3. Recentemente è stato osservato che le densità dei livelli misurate per nuclei in un ampio intervallo di massa, sono meglio riprodotte adottando un termine di isospin legato alla differenza Z- Zo del nucleo dalla valle di stabilità, piuttosto che adottando il termine di isospin classico legato a N-Z [26]. Questi effetti, che avrebbero forti implicazioni per nuclei lontani dalla valle di stabilità, possono essere importanti anche per nuclei relativamente vicini alla valle di stabilità, come nel caso del nucleo composto formato nella reazione 32 S Ag. Per questo sistema abbiamo effettuato recentemente un esperimento con l apparato 8πLP in cui le molteplicita e gli spettri in energia dei protoni e della particella alpha in coincidenza con i residui di evaporazione sono stati misurati. Calcoli di modello statistico con l inclusione degli effetti di isospin di cui sopra avevano, infatti, mostrato una sostanziale variazione delle molteplicità e delle forme spettrali delle particelle evaporate dal nucleo composto. In Fig.6 e mostrata la distribuzione sperimentale di molteplicita differenziale delle particelle alpha confrontata con le previsioni del modello statistico con e senza il nuovo termine di isospin. Anche se l analisi dei dati e ancora in corso, il grafico mostra che solo sulla base di tale distribuzione non e possibile escludere l importanza del temine di isospin proposto in [26]. L analisi degli spettri energetici fornira elementi addizionali. La collaborazione FIESTA ritiene che l estensione di questa indagine ad altri sistemi sia di notevole interesse, anche in vista di futuri esperimenti con fasci radioattivi. Ad esempio, un ulteriore sistema su cui e interessante eseguire una prossima misura e 32 S Sn -> 144 Dy * a E lab = 200 MeV con il quale si prevede una misura nel Attivita nel triennio Nel primo semestre del 2005, la collaborazione intende completare la costruzione ed il montaggio dei nuovi rivelatori di fissione per 2 braccia per il ring F, a cui andranno aggiunte altre due braccia entro il 2005 per il ring E o G. Per cio che riguarda l elettronica, la collaborazione conta di poter disporre di tutta l elettronica per poter equipaggiare almeno due braccia rimandando al 2006 il completamento per ulteriori braccia. Ancora sul piano sperimentale, la collaborazione intende installare il nuovo rivelatore anulare per i residui di evaporazione e la relativa elettronica. Nel

21 la collaborazione intende completare il setup sperimentale con la aggiunta di ulteriori braccia sulla base dei test del 2005, ed intende iniziare una piu intensa attivita di presa dati. Nel 2007 l attivita sara principalmente concentrata sulla sperimentazione con il setup completo e sull analisi dei dati. 4. Milestones turno di misura con 8πlp sulla dinamica della fissione del sistema 32 S Te; Completamento analisi turni O + Sm; turno nel secondo semestre (o test completo del setup, o turno sugli effetti di isospin sulla densità dei livelli, o turno per la misura della sezione d urto dei residui); Completamento analisi dati dell esperimento con MAIALE; Turno presso JYFL con l apparato HENDES per la misura di molteplicita neutroniche. Referenze 1. T. Wada et al., Phys. Rev. Lett. 70 (1993) C. Bhattacharya et al., Phys.Rev. C53 (1996) P. Frobrich and I.I. Gontchar, Phys. Rep. 292 (1998) A.K. Dhara et al., Phys.Rev. C57 (1998) A.V. Karpov et al, Phys. Rev C63 (2001) G. Chaudhuri and S. Pal, Phys.Rev. C65 (2002) P. Frobrich and I.I. Gontchar, Europhys.Lett. 57 (2002) P.N. Nadtochy, Phys. Rev. C65 (2002) W. Ye, Progr. Theor. Phys. 109, no. 6 (2003) D.J. Hinde et al., Nucl. Phys. A502 (1989) 497c 11. M. Thoennessen and G.F. Bertschet, Phys. Rev. Lett., 71 (1993) V.A. Rubchenya et al., Phys.Rev. C58 (1998) I. Dioszegi et al., Phys. Rev. C61 (2000) H. Ikezoe et al., Phys. Rev. C 46, 1922 (1992) 15. J.P. Lestone et al., Nucl. Phys. A559 (1993) J.P. Lestone et al., Phys. Rev. Lett. 70 (1993) A. Saxena et al, Phys. Rev. C49 (1994). 18. A. Chatterjee et al., Phys. Rev. C52 (1995) C. Badimon, Thesis CENBG, Bordeaux, G. La Rana et al., EPJ A16 (2003) E. Vardaci et al., Phys.Atomic Nuclei 66, (2003) 1182, 22. E. Vardaci et al., Nucl.Phys. A734 (2004) N. A. Kondratiev et al., A double-arm time-of-flight microchannel plate spectrometer CORSET for correlation measurement of fission fragments and medium mass heavy ions, Proceedings of the 4 th International Conference on Dynamical Aspects of Nuclear Fission, October , Casta Papiernicka, Slovak Republic,Y. Oganessian, J.Kliman and S. Gmuca Eds., World Scientific Publishing Co., 2000, p H.A. Bethe, Phys. Rev. 50,332 (1936) 25. See for example G. Nebbia et al., Phys. Lett. B 176 (1986) S. I. Al-Quaraishi et al., Phys. Rev. C63, (2001) 6

22 Fig. 1 Matrice di correlazione energia-energia dei frammenti misurati : a) entrambi i frammento nel ring F, b) entrambi i frammenti nel ring G, c) uno dei frammenti nel ring F e l altro nel ring G. Fig. 2 Spicchio della BALL con imbuti in cartone. 7

23 Fig. 3. Rivelatori di start e stop del setup CORSET. QDC HV supply TAC Y2 ADC CFD TAC X2 ADC beam Y X Sp spliter St2 spliter St1 spliter CFD CFD CFD CFD TAC Scheme of coincidence TOF2 ADC Gate QDC Start Gate ADC TAC dt ADC HV supply Sp spliter X1 Y1 CFD CFD CFD TAC TAC TAC TOF1 X1 Y1 ADC ADC ADC QDC Fig. 4. Schema dell elettronica per il sistema CORSET a due braccia 8

24 Fig. 5. Mappa Massa-TKE misurata con CORSET per il sistema 32 S Ag a 180 MeV. Distribuzione di molteplicità alfa 2.00E E-04 Dati sperimentali Molteplicità differenziale 1.60E E E E E E E-05 Densità dei livelli standard Densità dei livelli dipendente dall'isospin 2.00E E Angolo rispetto al fascio Fig. 6. Distribuzione di molteplicita delle particelle alfa in coincidenza con i residui di evaporazione 9

25 Pompa criogenica L installazione di una ulteriore pompa criogenica alla camera di scattering e necessaria per garantire un vuoto sufficiente per il corretto funzionamento dei nuovi rivelatori di frammenti di fissione. PC Controlli Il sistema di controlli dell apparato 8πLP e gestito da due PC molto obsoleti. Si richiede la sostituzione di uno di essi nel 2005, e del secondo nel Richiesta di moduli di elettronica Le richieste di moduli di elettronica si dividono in due categorie: l elettronica per i nuovi rivelatori e l elettronica di trigger in sostituzione di quella che e stata ripresa dal gruppo della Sezione di Padova che partecipava alla collaborazione EDEN. Per cio che riguarda l elettronica per 8πLP-CORSET, siccome si ritiene sufficiente per il primo anno dell esperimento realizzare 4 braccia di TOF, dallo schema dell elettronica allegato alla proposta di esperimento, si evince che ogni coppia di TOF necessita di 12 TAC a start e stop indipendenti, e 16 linee di CFD. I TAC devono avere un risoluzione temporale intorno ai 100 ps. Solo moduli NIM consentono tali prestazioni. Data la scansione temporale proposta, si richiede l acquisto di 6 TAC nel primo anno. Rivelatori anulare per i residui La richiesta di 7 Keuro e per la costruzione della meccanica di contenimento dei PPAC e per la loro realizzazione. Sara inoltre necessario aumentare le linee di elettronica da 4 (attuali) a 8 con un costo di 18 Keuro per l'acquisto di CFD ORTEC 935 (e stato verificato che per misure di timing questi moduli hanno una migliore risoluzione rispetto a i CFD Camac utilizzati in 8πLP). Disk Server e PC per analisi dati Per la crescente necessita di eseguire simulazioni di modello ad alta statistica e per la crescente mole di dati e necessario potenziare le risorse di calcolo di ogni sezione. La collaborazione intende anche installare presso la Sezione di Napoli un disk server, compatibile con quelli gia installati presso il Servizio Calcolo della sezione, per l immagazzinamento di dati degli esperimenti e delle analisi. La gestione di un tale sistema sara affidata al Servizio Calcolo della sezione di Napoli. La collaborazione FIESTA richiede inoltre che l elettronica installata sull apparato 8πLP possa essere utilizzata per tutta la durata dell esperimento facendosi carico della conservazione e manutenzione della stessa.

26 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Emanuele Vardaci ANNI FINANZIARI PREVISIONE DI SPESA Piano finanziario globale di spesa Materiale Missioni Missioni di interne estere consumo 35,5 35,5 35,5 21,0 21,0 21,0 93,0 73,0 30,0 Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenz. In KEuro Materiale Costruzione TOTALE inventariabile apparati Compet. 177,0 79,0 20,0 326,5 208,5 106,5 TOTALI 106,5 63,0 196,0 0,0 0,0 0,0 276,0 0,0 641,5 Mod EC./EN. 6 (a cura del responsabile nazionale)

27 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura FI Resp. loc.: Gelli N RICERCATORE Cognome e Nome Blasi Paolo Gelli Nicla Lucarelli Franco Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. P.O Ric Numero totale dei Tecnologi P.A Tecnologi Full Time Equivalent Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi Cognome e Nome SERVIZI TECNICI Denominazione 3 1 mesi uomo Ruolo Art. 15 Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: Collab. tecnica Assoc. tecnica % 0 0 % 0 0 Osservazioni del direttore della struttura in merito alla disponibilità di personale e attrezzature Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

28 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura LNL Resp. loc.: Gianfranco Prete N RICERCATORE Cognome e Nome CINAUSERO Marco FIORETTO Enrico GLODARIU Tudor PRETE Gianfranco COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. % Ric. 1 RIZZI Valentina AsRic 30 I Ric D.R. Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent SERVIZI TECNICI Denominazione Serv. Sist. Contr. Acc. e Appar. Strum. Serv. Tecn. Mec. Mat. Servizio Utenti AsRic mesi uomo Numero totale dei Tecnologi Tecnologi Full Time Equivalent Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi Cognome e Nome Ruolo Art. 15 Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: Collab. tecnica Assoc. tecnica % 0 0 Osservazioni del direttore della struttura in merito alla disponibilità di personale e attrezzature Il supporto richiesto è compatibile con le risorse della struttura Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

29 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Struttura NA Resp. loc.: Emanuele Vardaci N RICERCATORE Cognome e Nome Brondi Augusto La Rana Giovanni Moro Renata Trotta Monica Vardaci Emanuele Ric. Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent 1 2 Officina Meccanica Servizio Elettronica COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. P.O. P.O. Numero totale dei Tecnologi P.O. P.A. SERVIZI TECNICI Denominazione mesi uomo Tecnologi Full Time Equivalent Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi Cognome e Nome Ruolo Art. 15 Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: Collab. tecnica Assoc. tecnica % 0 0 % 0 0 Osservazioni del direttore della struttura in merito alla disponibilità di personale e attrezzature Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

30 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Rapp. Naz.: Emanuele Vardaci Data completamento MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005 Descrizione Turno di misura con 8plp sulla dinamica della fissione del sistema 32S + 126Te Completamento analisi turni O + Sm Turno nel secondo semestre (o test completo del setup, o turno sugli effetti di isospin sulla densità dei livelli, o turno con l'apparato MAIALE per la misura della sezione d urto dei residui) Completamento analisi dati dell esperimento con MAIALE effettuato nel Turno presso JYFL con l apparato HENDES per la misura di molteplicita neutroniche Mod EC./EN. 8 (a cura del responsabile nazionale)