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1 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo ALICE_PIX 3 Resp. loc.: VANNUCCI Luigi VOCI DI SPESA Meetings Alice Italia Relazioni con il gruppo di Catania Relazioni con il gruppo di Bari PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 3,0 2,5 8,0 2,5 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Test beam (4 settimane, 2 persone) Relazioni con il gruppo CERN (4 settimane, 2 persone) Alice week (3 settimane, 1 persona) ITS week (3 settimane, 1 persona) Cavi, connettori, adattatori Minuteria per manipolazione Flange e materiale da vuoto 11,0 11,0 4,0 4,0 30,0 2,0 2,5 2,0 6,5 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro Elettronica di controllo per test rivelatori a pixel Alimentatore triplo stabilizzato per l'elettronica Alimentatore per rivelatori Crate NIM Oscilloscopio portatile Probe card Elettronica per test del fast OR 7,0 6,0 4,0 5,0 3,0 3,0 10,0 38,0 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 82,5 0,0 (a cura del responsabile locale)

2 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo ALICE_PIX 3 Resp. loc.: VANNUCCI Luigi ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

3 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo ALICE_PIX 3 Resp. loc.: VANNUCCI Luigi ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

4 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo ALICE_PIX 3 Resp. loc.: VANNUCCI Luigi COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA N RICERCATORE Cognome e Nome CINAUSERO Marco FIORETTO Enrico PRETE Gianfranco RICCI Renato Angelo VANNUCCI Luigi Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. Ric. I Ric Numero totale dei Tecnologi D.R. Ric. Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent P.O. 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 Il supporto richiesto è compatibile con le risorse della struttura Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

5 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 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)

6 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 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)

7 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)

8 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 Resp. loc.: Gianfranco Prete ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

9 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 Resp. loc.: Gianfranco Prete ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

10 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 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)

11 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Nuovo esperimento Gruppo FIESTA 3 PROPOSTA DI NUOVO ESPERIMENTO Vedi allegato Mod EN. 5 Pagina 1 di 2 (a cura del rappresentante nazionale)

12 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Nuovo esperimento Gruppo FIESTA 3 PROPOSTA DI NUOVO ESPERIMENTO Mod EN. 5 Pagina 2 di 2 (a cura del rappresentante nazionale)

13 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

14 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

15 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

16 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

17 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

18 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

19 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

20 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

21 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

22 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.

23 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 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)

24 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 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)

25 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo FIESTA 3 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)

26 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Rapp. Naz.: Dino Bazzacco Marcello Pignanelli STRUTTURA NUCLEARE Rappresentante nazionale:dino Bazzacco Marcello Pignanelli Struttura di appartenenza: PD MI Posizione nell'i.n.f.n.: INFORMAZIONI GENERALI Linea di ricerca Laboratorio ove si raccolgono i dati LNL (Legnaro) GSI (Darmstadt) Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio LNL: CLARA, GASP GSI: RISING Acceleratore usato LNL: TANDEM/ALPI/PIAVE GSI: UNILAC/SIS Fascio (sigla e caratteristiche) IONI PESANTI IONI RADIOATTIVI DA FRAMMENTAZIONE Processo fisico studiato Apparato strumentale utilizzato NUCLEI LONTANI DALLA VALLE DI STABILITA' E RICCHI DI NEUTRONI EFFETTI DI ISOSPIN MOTI COLLETTIVI E GDR SVILUPPO GAMMARAY TRACKING ARRAY AGATA PRISMA + CLOVER (CLARA) GASP FRS + CLUSTER EB (RISING) Sezioni partecipanti all'esperimento Firenze, Genova, LNL, Milano, Napoli, Padova, Perugia (Camerino) Istituzioni esterne all'ente partecipanti UN. LOEVEN (B), NBI (Dk), IN2P3 + CEA (F), MBFT (D), IFJ + IPJ (PL), EPSRC (Uk), NFR (S), NIPNE (Ro), USofia (BG), UJyvaskyla (SF) Durata esperimento 4 ANNI:

27 Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)

28 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Resp. loc.: Andres Gadea Raga VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA Contatti scientifici ed organizzativi con le altre sedi RISING: preparazione e coordinamento esperimenti al GSI CLARA PRISMA: coordinamento tra le sezioni coinvolte GASP: contatti scientifici tra le sedi AGATA: coordinamento programmi di sviluppo sui rivelatori ancillari e sistema acquisizione dati IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 3,0 3,0 3,0 3,5 12,5 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Partecipazione turni di misura di RISING al GSI (4 turni approvati dal PAC ~ 6 persone per ~10 giorni per turno) Partecipazione a comitati di Rising al GSI (3 riunioni annue PAC e riunioni per programmazione sperimenti) Riunioni della collaborazione: CLARA PRISMA (5 riunioni annue per programmazione sperimenti, 2 riunioni dello Steering Committee ) EOC (Detector Owners committee) 2 riunioni annue del "Owner Committee" e 5 riunioni per programmazione e progettazione rivelatori ancillari GASP. Partecipazione comitati e working groups di AGATA Steering committee (4 riunioni annue), Managing Board (5 riunioni annue), ADQ working group (5 riunioni annue) Nastri DLT per esperimenti con Rising e CLARA PRISMA 48,0 3,0 7,0 7,0 14,0 8,0 79,0 Cavi, connettori e materiale di vuoto per l'array di rivelatori a MCP per camera reazione CLARA + disegno e construzione della struttura di supporto e parti della camera di reazione Contributo riparazione rivelatori CLOVER (principalmente trasporti dei rivelatori all'ires Strasburgo (4x3500) Riparazione elettronica VXI e preamplificatori Contributo azoto liquido per GASP Riparazione rivelatori al Ge di GASP alla ORTEC Costruzioni meccaniche sviluppi (disegno e costruzione camera) per il rivelatori al Si EUCLIDES e supporto per rivelatori ancillari per GASP Consumo laboratori rivelatori al Ge (ricambi Ge riparati in sede) Cavi, connettori, componenti per impianti da vuoto e criogenici Aggiornamento software Aggiornamento elettronica ASIC per prototipo rivelatori raggi X 15,0 14,0 10,0 20,0 20,0 23,0 3,0 4,0 2,5 10,0 20,0 149,5 Array di rivelatori a MCP per camera reazione CLARA + preamplificatori (12 x ricambi 2000) Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro

29 Rinuovo calcolatore per analisi dati: 1 workstation PC biprocessore (4000) + 8 dischi 200Gb (2000) Modulistica NIM e VME per l'array di rivelatori a MCP di CLARA 3 x CFD Ortec 935 (3700) + 3 x CFD Ortec CF8000 (4833)+ 1 x ADC CAEN V785 (4127) + 1 x TDC CAEN V775 (4276) + NIM crate (9000) Ricambi moduli elettronica GASP (amplificatori Silena) Scheda CPU VME per il sistema acquisizione dati GASP 1 Workstation PC monoprocessore per simulazioni Monte Carlo di AGATA e rivelatori ancillari 6,0 49,0 8,0 2,0 1,5 66,5 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 307,5 0,0 (a cura del responsabile locale)

30 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Resp. loc.: Andres Gadea Raga ALLEGATO MODELLO EC2 RISING: L esperimento RISING prevede di far uso dei fasci secondari di ioni instabili prodotti al separatore di frammenti del GSI per frammentazione o fissione del fascio primario. Tale metodo permette di ottenere fasci secondari di ioni instabili di massa medio pesante con intensita sufficiente per misure di spettroscopia gamma sotto fascio ed energie che in questa prima fase della sperimentazione (fasci veloci), variano da 100 a 400 MeV/u. Si prevede la partecipazione a quattro esperimenti, tre dei quali a spokesperson LNL. Le tematiche scientifiche coperte sono: Evoluzione della struttura a Shell per nuclei ricchi di neutroni studiata con reazioni di knock out. Simmetrie dinamiche al punto critico. Struttura nucleare alla proton drip line Risonanze pygmy di dipolo CLARA: L'esperimento CLARA prevede la campagna di presa dati a LNL e la realizzazione di un array di rivelatori a MCP per reazioni binarie. GASP: Il Workshop tenuto a LNL nei primi di Marzo ha evidenziato l'ampio bacino di utenza di questo apparato e la vitalita' della tematica scientifica. Il PAC di luglio ha approvato 5 esperimenti (per un totale di 28 giorni di fascio) da effettuare nel secondo semestre del Conseguentemente, dopo la manutenzione straordinaria, GASP riprende l attività sperimentale in configurazione II. È di particolare interesse per la collaborazione l utilizzo, anche in questa configurazione, di rivelatori a 4pi di particelle cariche leggere. Per questa ragione sono richiesti fondi per la costruzione di una camera di reazione per alloggiare l array di rivelatori al Si EUCLIDES in configurazione II e per la progettazione e costruzione di un supporto multi funzionale per rivelatori ancillari. AGATA: Il programma di AGATA per LNL si articola sui seguenti punti: Realizzazione del controllo di run per il sistema di acquisizione d AGATA (si utilizzera per le misure di test delle capsule). Definizione delle specifiche per l interfaccia fra l elettronica di front end dei rivelatori ancillari ed il sistema di trigger di AGATA. Simulazioni per la definizione della geometria dei rivelatori gamma e degli effetti sulla loro funzione di risposta legati alla presenza di rivelatori per particelle (hodoscopi o spettrometri) e sviluppo di programmi di calcolo relative procedure di ricostruzione delle traiettorie. Studio di rivelatori ancillari (con elettronica ASIC) compatibili con lo spettrometro gamma. Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

31 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Resp. loc.: Andres Gadea Raga ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

32 Status report of the CLARA Clover array coupled to PRISMA A.Gadea for the PRISMA2 and GAMMA collaborations INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro Padova, Italy Collaboration INFN-LNL Legnaro, INFN and University Padova, INFN and University Milano, INFN Genova, INFN and University Torino, INFN and University Napoli, INFN and University Firenze, University of Camerino IReS Strasbourg, IPN Orsay, GANIL, University of Manchester, Daresbury Laboratory, University of Surrey, University of Paisley, HMI Berlin, GSI Darmstadt, University of Salamanca, NIPNE Bucharest, Introduction CLARA is an array of Euroball Clover germanium detectors [1,2] designed to work at the target position of the PRISMA [3,4] magnetic spectrometer. Description of the CLARA design and the Monte-Carlo simulation of the array performance can be found in references [5,6,7]. The complex setup aims the study of nuclear structure using binary reactions, and in particular is been used to study the nuclear structure of moderately neutron rich nuclei, populated in reactions such as multinucleon transfer and deep inelastic collisions. The last Clover detectors, own by the Euroball collaboration, were delivered to LNL on September During the period October - December of 2003 the array was completed and commissioned in in-beam conditions. The first half of 2004 has seen the beginning of the experimental activity. Views of the final setup can be seen in figures 1 and 2. Fig.1: View of the CLARA-PRISMA setup

33 Fig.2: View of the CLARA array placed at the target position of the PRISMA Installation The configuration of the array, the design of the frame and the definition of most of the setup components was completed during the year The end of 2002 and the 2003 were devoted to the construction, installation and commissioning. The frame and collimator, designed by the Physics department of the University of Manchester, with the support of the Daresbury Laboratory, was build (except few parts), in the first semester of 2003, by the LNL workshop and collaborating companies. It was installed between June and October. Cabling of the system and mounting of anti- Compton shields, VXI electronics and power supplies was performed between August and September The Auto-fill control hardware and software, based on PLC industrial technology and build by the engineers of the IReS (Strasbourg) nuclear physics group, was ready at the beginning of October, and was tested and commissioned during the last months of The cryogenic distribution lines, designed by the LNL Ge detector laboratory personnel, with the support from INFN-Padova, were installed during October 2003.

34 The present reaction chamber was designed and build by the LNL drawing office and workshop, before the end of October This chamber can be used in a broad angular range since it has been designed as a combination of multi-entrance (every 16 o ) plus a compact, small range, "sliding seal" (±8 o ) (see figure 3). A second reaction chamber, designed to be more flexible that the present one is been build by CINEL Srl. and will be ready for the next semester. The Prisma beam line was renewed with a support structure, designed and built at LNL, capable of keeping the alignment when the chamber sliding seal moves under vacuum. Fig.3: The CLARA-PRISMA reaction chamber: view of the installation and drawing cut The acquisition system, developed within the LNL and Daresbury data acquisition groups collaboration, follows the philosophy of the Euroball distributed system [8,9]. The VXI electronics setup and control, and most of the starting procedures for the front end electronics are done through the MIDAS [10] software. The user graphic interface (OCP) for the distributed acquisition system has been programmed at LNL and allows an easy interaction of the users with the system. The data merging procedure is based on the synchronization VME card TITRIS developed at GSI Darmstadt, and the necessary software has been programmed by the LNL data acquisition group, with full compatibility with the present LNL Lynux version of the NEO++ software. Since our setup does not include VXI Euroball trigger cards, it has been necessary to design and build a trigger interface for the VXI electronics. The module, developed at INFN-Padova, includes all necessary inputs and outputs of the trigger, validation and inhibit signals. The HV power supply control system, based on the CAEN OCP server and Labview, has been developed by the LNL Accelerator Control Systems group. The shutdown hardware, developed by the same group, is functioning as protection in connection with the cryogenic control system and the preamplifier shutdown signal from the Clover detector.

35 Commissioning of the array After the conclusion of the installation, in November 2003, we have started the commissioning phase of CLARA, first standalone with radioactive sources and later under beam conditions, in coincidence with some elements of the PRISMA spectrometer. The main purposes of the commissioning were to check in experimental conditions the operation of CLARA and to define the global trigger of the system. The commissioning experiments were, since the beginning, very successful. In figure 4 we show the spectra taken in coincidence between CLARA and PRISMA for Coulomb excitation of 54 Cr on a 300 µgr/cm Pb target, with and without Doppler correction. 50 TAC Prisma MCP - CLARA Gate without Doppler correction Gate with Doppler correction 835 kev Fig.4:TAC between CLARA and the PRISMA start detector and the CLARA γ-ray spectra in coincidence with PRISMA,without and with Doppler correction Experimental activity Since the beginning of the experimental activity on March 2004, 22 from a total 25 Clover detectors are installed at CLARA. The efficiency of the array with only 22 detectors is closed to 2.6% and the measured peak to total ratio is 44%. Because of necessary reparations of the Tandem and Alpi accelerators, only four experiments have been successfully performed up to June It is expected to measure again in July. Other four runs, already approved by the LNL PAC, will be recovered in the next semester.

36 Due to the complexity of the information coming from the CLARA-PRISMA setup, the data reduction requires a consistent amount of time, therefore the analysis of the experiments is proceeding and only for some cases we have preliminary results. The first experiment performed, was proposed by F.Azaiez (IN2P3-Orsay) and X.Liang (University of Manchester) to study the evolution of the shell closure at N=20 from 35 P to 32 Mg, populating excited states in nuclei of this region by using the multinucleon transfer reaction 36 S Pb at 10% above the coulomb barrier. The second experiment, proposed by S.M.Lenzi (INFN-Sez. Padova) and S.Freeman (University of Manchester), aims to study the nuclear structure in the deformed neutron rich, A 60 region. The multinucleon transfer reaction used was 64 Ni (400 MeV) U. In Fig. 5, the PRISMA mass spectra for the Ni and Cr isotopes is shown, together with two samples of CLARA data, the Coulomb excitation of the 64 Ni beam, and the spectrum corresponding to the 2 neutron pickup reaction channel ( 66 Ni). In both cases it is possible to see the quality of the CLARA array data, with γ-ray energy resolutions below 1%, even at velocities close to β=0.1. Fig.5: Data from the 64 Ni (400 MeV) U multinucleon transfer reaction.upper panel: Prisma mass spectra for the Ni and Cr isotopes. Lower panel: Doppler corrected CLARA spectra for the projectile Coulomb excitation ( 64 Ni) and for the 2 neutron pickup channel ( 66 Ni).

37 The third experiment was proposed by G. de Angelis (INFN-LNL) and G.Duchêne (IReS- Strasbourg) with the goal of studying the structure of neutron rich N=50 and N=51 nuclei. The multinucleon transfer reaction used was 82 Se (505MeV) U, and the intensity for such beam was above 6pnA. The experiment was interrupted (problems in the accelerator) after only 4 days of beam time. Even this short run, gave excellent examples of the experimental capabilities of the setup. In Fig.6, the mass distributions for each Z, from Kr to Ni, produced in this reaction are shown. Also in this run, it has been observed the extreme case of 24 nucleons transfer (see Fig.7 ). Examples of gamma spectra from two series of isotopes, measured in the same reaction, are shown in Fig.8 and Fig.9 PRISMA mass distribution of 505 MeV 82 Se U Zn Ga Ge As Se Br Kr Cu Fig.6: Preliminary results on the PRISMA mass distribution for each Z, populated in the 82 Se (505MeV) U multinucleon transfer reaction. Ni A Fig.7:Spectrum resulting from the transfer of 24 nucleons, from 82 Se to 58 Cr, in 82 Se (505MeV) U, measured 4 days with CLARA-PRISMA at the grazing angle

38 Se76 Se77 Se78 Se79 Se80 Se81 Se82 Se83 Se E6 y m 1.08E+20 y 22.3 m 3.1 m 0+ 1/2-0+ 7/ /2-0+ 9/2+ 0+ * * * β β - β -β- * β - β - As75 As76 As77 As78 As79 As80 As81 As82 As d h 90.7 m 9.01 m 15.2 s 33.3 s 19.1 s 13.4 s 3/2-2- 3/2-2- 3/2-1+ 3/2- (1+) (5/2-,3/2-) * * 100 β - β - β - β - β - β - β - β - Ge74 Ge75 Ge76 Ge77 Ge78 Ge79 Ge80 Ge81 Ge m h 88.0 m s 29.5 s 7.6 s 4.60 s 0+ 1/2-0+ 7/2+ 0+ (1/2)- 0+ (9/2+) 0+ * * * * β β - β - β - β - β - β - Ga73 Ga74 Ga75 Ga76 Ga77 Ga78 Ga79 Ga80 Ga h 8.12 m 126 s 32.6 s 13.2 s 5.09 s s s s 3/2- (3-) 3/2- (2+,3+) (3/2-) (3+) (3/2-) (3) (5/2-) * β - β - β - β - β - β - β -n β -n β -n Zn72 Zn73 Zn74 Zn75 Zn76 Zn77 Zn78 Zn79 Zn h 23.5 s 95.6 s 10.2 s 5.7 s 2.08 s 1.47 s 995 ms s 0+ (1/2)- 0+ (7/2+) 0+ (7/2+) 0+ (9/2+) 0+ * * β - β - β - β - β - β - β -n β -n As As As As As 40 83As Fig.8: Preliminary results on neutron rich As isotopes, populated in the 82 Se (505MeV) U multinucleon transfer reaction. The Z and mass have been identified with PRISMA and the γ-transitions measured with CLARA. The structure of many of these nuclei is only known from β-decay data from fission fragments. Fig.9:Preliminary results on neutron rich Kr isotopes, populated in the 82 Se (505MeV) U reaction

39 Evaluation of the results and perspectives After the preliminary analysis of the aforementioned experiments we can conclude that the CLARA-PRISMA setup, used with multi nucleon transfer reaction or deep inelastic collisions, is a powerful tool to get a complete spectroscopic information of extended regions of the chart of nuclides, specially of moderately neutron rich areas. The setup will largely benefit from the use of beams delivered by the PIAVE-ALPI complex. Several ECR source components were damage in an accident during 2002 and now is again fully working. The commissioning of the injector is expected to happen during the last months of 2004 and the beginning of The high selectivity of a device like PRISMA has the price of the relatively low efficiency, even if it is high compared with previous spectrometers. As consequence, due to the low production cross sections for n-rich nuclei far from stability, the γ γ product coincidences for such nuclei are rare in the data sets, and therefore once the characteristic gamma transitions have been identified, it would be of important to have Doppler corrected (with larger efficiency) pure γ γ coincidences, in order to help to build the level schemes. To avoid performing two experiments, one with the CLARA-PRISMA setup and another one with a different setup, allowing efficient Doppler correction, the LNL gamma spectroscopy group will apply for INFN financial support to build a position sensitive array of Micro Channel Plate detectors, based in the Dubna CORSET technology. Such array will be installed inside the CLARA-PRISMA reaction chamber and will cover 2sr of solid angle. This ancillary detector is expected to be ready before the end of Statistics of the use of the CLARA-PRISMA setup Three commissioning runs + four experiments performed One run scheduled for July Runs (23 days beam time) to be recover next semester Approved experiments with spokespersons from: o Manchester University, UK o Paisley University, UK o IPN-IN2P3 Orsay, France o IReS Strasbourg,France o IFJ Krakow, Poland o INFN Padova, Italy o INFN LNL Legnaro, Italy Seven new proposals have been presented to the LNL PAC and will be discussed during the second week of July

40 [1] G. Duchêne et al. Nucl. Instr. & Meth. A 432 (1999) 90 [2] A.Gadea et al., in LNL Annual Report 2001 p.182. [3] A.M.Stefanini et al., Proposta di Esperimento PRISMA,LNL-INFN (Rep) 120/97 [4] A.M.Stefanini et al., LNL Annual Report 2000, LNL-INFN (Rep) -178/2001, p.164 [5] A.Gadea et al., LNL Annual Report 2001, LNL-INFN (Rep) -182/2002, p.182 [6]A.Gadea et al., LNL Annual Report 2002, LNL-INFN (Rep) -198/2003, p.150 [7]A.Gadea et al., Eur. Phys. Jour. A 20 (2004) 193. [8] G.Barazza et al., LNL Annual Report 1996, LNL-INFN (Rep) -118/97, p.227 [9] M.Bellato et al., LNL Annual Report 2003, LNL-INFN (Rep)-202/2004, p.145 [10] V.F.Pucknell et al.,

41 Progetto di costruzione di un array ancillare di rivelatori a MCP da abbinare al complesso CLARA-PRISMA Introduzione A.Gadea 1 per la collaborazione GAMMA 1) INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro Padova, Italia Negli ultimi mesi è iniziata con successo l attività sperimentale dell array CLARA, composto dai rivelatori Clover di EUROBALL, abbinato allo spectrometro magnetico ad alta accettanza PRISMA. Lo stato del progetto CLARA-PRISMA, assieme con i primi risultati preliminari, sono descritti nel resoconto allegato. Come è gia stato riferito in alcune occasioni, il complesso CLARA-PRISMA ha tra i suoi scopi principali lo studio della struttura di nuclei moderatamente ricchi di neutroni, popolati in reazioni di multinucleon transfer e in collisioni deep inelastic. L interesse di questi studi si centra sia sull evoluzione delle chiusure di shell ed delle interazioni effettive nucleone-nucleone, sia nella evoluzione della collettività e delle forme nucleari in sistemi ricchi di neutroni; cio porta alla necessita di studiare i sistemi più esotici possibili ed di conseguenza con sezioni d urto di produzione relativamente basse. Il setup CLARA-PRISMA è un sistema ad elevatissima sensibilità, poichè lo spettrometro PRISMA è in grado di fornire con precisione (date le sue capacita risolutive) sia la massa che il numero atomico del nucleo, mentre CLARA misura i gamma emessi in coincidenza con i prodotti della reazione. In ogni caso, nonostante l alta accettanza di PRISMA, l efficenza di rivelazione dei prodotti in combinazione con coincidenze gamma-gamma è molto ridotta e non permette la costruzione di matrici di coincidenze gammagamma per nuclei moderatamente lontani della stabilita. Le coincidenze gamma-gamma portano le informazioni fondamentali per la costruzione dello schema di livelli dei nuclei che si vogliono studiare. A seguito della cinematica di questo tipo di reazioni, tutti gli eventi di CLARA al di fuori dell accettanza di PRISMA, non forniscono un informazione sufficiente per fare la correzione Doppler e non possono percio essere usati per la costruzione delle menzionate matrici di coincidenza. Al momento, l unica alternativa è la realizzazione di due distinti esperimenti, uno con CLARA-PRISMA per assegnare le transizioni gamma ad uno specifico nucleo, e il secondo su un altro setup (ad esempio GASP), per la misura di coincidenze gamma-gamma. Con questo progetto vorremmo risolvere il problema e proponiamo percio la costruzione di un array di rivelatori MCP ad alta risoluzione posizionale. Il rivelatore sarà installato, in modo da coprire tutto l angolo solido possibile attorno all angolo di grazing, nella camera di reazione di CLARA-PRISMA. Questo rivelatore permetterà la correzione Doppler di eventi di CLARA, ai quali non partecipa PRISMA per il fatto che i prodotti di reazione sono fuoriusciti dall angolo d accettazione di PRISMA. Il rivelatore permetterà in molti casi, tramite l uso di schermature o di misura di tempi di volo, di distinguere i prodotti simili al fascio da quelli simili al bersaglio.

42 Progetto Negli ultimi mesi la collaborazione ha valutato l utilizzo di diverse tecnologie di rivelatori ancillari, per ottenere la correzione Doppler complementare nel setup CLARA-PRISMA. I rivelatori al Si ed in generale tutti i rivelatori a semiconduttore peggiorano di molto le loro caratteristiche per il danno subito per radiazione, principalmente di ioni pesanti. Le condizioni in misura all angolo di grazing con fasci intensi di ioni pesanti escludono l utilizzo di questo tipo di rivelatori. Rivelatori PPAC a fili (MWPPAC) sono ideali in queste applicazioni per il loro basso costo e la loro buona risoluzione in posizione e tempo; tuttavia il problema legato a questi rivelatori è la presenza del gas di riempimento e di finestre molto sottili che, nel caso del nostro setup, sono incompatibili con la necessità di un alto vuoto (~10-7 ) nella camera di reazione, per la presenza del rivelatore di start di PRISMA (MCP). Negli ultimi anni i rivelatori basati su Micro Channel Plates (MCP) hanno dimostrato di avere alte prestazioni in termini di risoluzione sia di posizione che di tempo; in questo caso il rivelatore vero e proprio è schermato dalla radiazione diretta che colpisce invece un sottile film posto vicino come produttore di elettroni. Rivelatori come i telescopi di TOF del rivelatore CORSET sviluppato al FLNR di Dubna [1], usati in più setup esperimentali da soli oppure in combinazione con rivelatori come DEMON, hanno dimostrato la affidabilità di questa tecnologia. Un esempio dei risultati delle tecnologie sviluppate a Dubna sono i miglioramenti ottenuti nel funzionamento del rivelatore di start di PRISMA [2], costruito in collaborazione con il gruppo menzionato. La nostra collaborazione ha acquisito esperienza nei rivelatori a MCP, anche nella collaborazione con il gruppo del progetto CORSET e considera quindi fattibile la costruzione di un array di questi rivelatori da inserire nella camera di reazione del setup CLARA-PRISMA. Un disegno schematico della struttura del rivelatore e mostrata nella figura 1. Con un array di 12 rivelatori di 4 x 6 cm 2 si potrà coprire un angolo solido equivalente a ~2sr corrispondente a 25 volte l accettanza angolare di PRISMA. Il costo individuale dei rivelatori costruiti al FLNR Dubna corrisponde all acquisto di due piastre a MPC di 4x6cm 2 (2x500 ) piu la struttura meccanica, la griglia per la lettura della posizione e la elettronica in vuoto per la lettura dei segnali del rivelatore (500 ). La distribuzione dei rivelatori all interno della camera di reazione sarà flessibile per permettere la copertura dell angolo solido ottimale per le diverse reazioni. Un esempio di copertura dell anello a 90 o, con 11 rivelatori, si può vedere in figura 2. Il sistema elettronico di lettura della posizione ha una parte unita al rivelatore, sotto vuoto, mentre il resto e elettronica modulare NIM, principalmente amplificatori veloci e CFD. Per l acquisizione dati si prevede di usare il sistema di PRISMA basato sullo standard VME. Lo schema a blocchi dell elettronica si può vedere in figura 3. Un esempio delle risoluzioni in posizione che si ottiene con questi rivelatori, in particolare con il sistema di read-out sviluppato a Dubna, e mostrato in figura 4.

43 Realizzazione Il rivelatore verrà costruito in collaborazione tra il FLNR di Dubna ed i ricercatori dell esperimento PRISMA2. Infatti, questi rivelatori sono stati molto utilizzati nei diversi setup di CORSET esistenti, ed c e inoltre l esperienza acquisita dalla Sezione di Padova e dai Laboratori Nazionali di Legnaro dlel INFN nello sviluppo dei rivelatori di start di PRISMA. Pensiamo di costruire il sistema entro il primo semestre dell Se la commissione nazionale III ritiene d interesse il progetto, siamo disponibili anche ad utilizzare i fondi eventualmente assegnati come anticipo gia in questo anno Fig.1: Schema dei rivelatori a MCP di CORSET

44 Fig.2: Schema di una possibile configurazione dei rivelatori attorno all anello a 90 o della camera di reazione di CLARA-PRISMA Timing signal TFA CFD SpeAmpl x CFD stop start TAC_x ADC HV 2550 I=0.208 y +6V -6V CFD CO 4010 start stop TAC_y ADC Fig.3: Schema dell elettronica modulare necessaria per la lettura delle posizioni.

45 Fig.4: Immagine di una maschera con buchi di 1mm di diametro separati 5mm. Il sistema di readout è stato sviluppato presso l INFN sezione di Padova e INFN-LNL in collaborazione con l istituto FLNR di Dubna [2]. [1] E.M.Kozulin et al. Heavy Ions Physics Scientific Report (JINR,FLNR) Dubna (1997) pg.215 [2] G.Montagnoli et al. LNL Annual Report INFN-LNL (REP)202/2004 pg.149 Sommario delle richieste 12 rivelatori a MCP con la loro elettronica sotto vuoto e ricambi 12 x = Disegno e modifica meccanica di parte della camera di reazione per contenere l array di MCP = Modulistica NIM per rivelatori MCP (3 x CFD Ortec x CFD Ortec CF8000) Modulistica VME (1xADC V xTDC V775) Crate NIM 9000 Cavi, connettori, feedthroughs, ventole e materiale da vuoto per l installazione 5000 Totale 83800

46 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Rapp. Naz.: Dino Bazzacco Marcello Pignanelli 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 Materiale manutenzione inventariabile Costruzione apparati In KEuro TOTALE Compet. A carico di altri Enti FI GE LNL MI NA PD PG 15,0 6,0 12,5 36,0 10,5 20,0 18,0 SJ 6,5 9,7 79,0 114,0 16,5 82,0 43,0 SJ 13,5 1,8 149,5 98,0 5,0 55,0 20,0 SJ 2,5 1,0 SJ SJ SJ 11,0 66,5 46,0 38,0 25,0 SJ 82,0 SJ SJ 46,0 17,5 307,5 296,5 32,0 277,0 107,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 118,0 350,7 342,8 3,5 186,5 82,0 1083,5 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

47 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Rapp. Naz.: Dino Bazzacco Marcello Pignanelli A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 RISING: sistema di rivelatori al germanio (Clusters di Euroball) e BaF2 (rivelatori di Hector) collocato presso il Fragment Recoil Separator (FRS) del GSI. Dopo una fase con fasci stabili (Agosto 2003) il commissioning è proseguito con fasci radioattivi (a partire da settembre 2003 con un'esperimento italiano e altri esperimenti a partecipazione italiana). E' poi stata effettuata una campagna di esperimenti nella primavera 2004 ed e' prevista una seconda campagna di misure in tardo autunno 2004 inverno AGATA: L'attivita' procede secondo l'organizzazione in gruppi di lavoro e teams: i)sviluppo di preamplificatori con reset attivo su saturazione del range dinamico; ii)sviluppo del sistema di campionamento, di trasmissione su fibra ottica e di processamento locale per il primo cluster di AGATA; iii) sviluppo del sistema di clock centralizzato e del trigger globale (GTS); iv) combinazione di algoritmi di tracciamento gamma; v) scelta della configurazione finale di AGATA e simulazioni MC di situazioni sperimentali realistiche; vi) studio dell'impatto dei rivelatori ancillari sulle prestazioni dell'array; vii) sviluppi di rivelatori ancillari. GASP: Nella prima parte dell'anno, in coincidenza con la fase di sperimentazione con CLARA, e' stata portata avanti la fase di manutenzione straordinaria dell'apparato che ha comportato l'annealing di 30 rivelatori al germanio e la riparazione di 7 schermi Anticompton. Per permettere una campagna di misure di vite medie con il plunger nella configurazione a piu' alta efficienza (GASPII) sono stati smontati gli 80 cristalli della BGO ball. A Marzo 2004 e' stato organizzato un workshop con gli utenti per pianificare l'attivita di GASP per i prossimi anni: la partecipazione di gruppi stranieri e' stata consistente ed e' emerso un chiaro interesse a mantenere GASP attivo sia nella configurazione compatta che in quella standard con il filtro di BGO. CLARA (Prisma+Clover): Il lavoro di installazione fatto nel 2003 e il commissioning all'inizio del 2004 hanno permesso di iniziare la sperimentazione a marzo 2004 e a tutt'oggi sono gia' stati effettuati 5 esperimenti. B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005 RISING. Sono prevedibili 2 gruppi di misure (di cica 20 giorni ciascuno) in cui saranno effettuate misure con fasci radioattivi veloci ed in cui verranno allocati più sperimenti quasi tutti con partecipazione italiana e tra cui quelli proposti da italiani. Si ricorda che gli esperimenti italiani accettati dal PAC sono: i) Coulomb excitation (CE) del 68Ni per lo studio della distribuzione E1; ii) CE in Sn e 94 98Ru; iii) fattori spettroscopici delle reazione di knock out su 132Sn; iv) CE su 132Xe. L'effettuazione della CE in 68Ni richiederà misure a 600 MEV*A (per avere sezioni d'urto maggiori a compensazione di un fascio meno intenso del previsto, come è risultato nel turno di misura effettuato in primavera 2004). Questo richiederà la sostituzione dei rivelatori CsI usati per l'identificazione in A e Z degli ioni. AGATA. Test dei prototipi di rivelatori segmentati, sia singoli che in cluster tripli; produzione dei primi prototipi dell'elettronica digitale; definizione delle specifiche per l'interfacciamento dell'elettronica di AGATA con quella dei rivelatori ancillari; sviluppo di algoritmi veloci per la PSA; integrazione degli algoritmi di tracciamento gamma; simulazioni MC dettagliate di "key experiments" sia con il dimostratore che con il sistema completo e diversi rivelatori ancillari. GASP: Campagna di misure in configurazione compatta (GASP2); integrazione delle silicon ball ISIS e EUCLIDES in GASP2. CLARA: Campagna di misure del complesso Prisma+Clara con i fasci Tandem+ALPI e con i primi fasci di PIAVE. Progettazione e costruzione di un array di rivelartori a Micro Channel Plate (MCP) per reazioni binarie da utilizzare in parallelo a Prisma. MISSIVE: Misure complementari all'acceleratore CN del LNL. REX ISOLDE: Preparazione ed esecuzione di misure di momenti magnetici presso i LNS e presso il CERN con i fasci esotici di REX ISOLDE. Anno finanziario C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In keuro Missioni interne 90,5 82,5 Missioni estere 236,5 263,5 Materiale di consumo 320,0 399,0 Trasporti e facchinaggi 3,0 3,0 Spese di calcolo Affitti e manutenzione Materiale inventariabile Costruzione apparati 483,5 128,0 845,0 TOTALE 1133,5 1721,0 TOTALE 173,0 500,0 719,0 6,0 611,5 845,0 2854,5 Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

48 Stato del progetto AGATA Il gruppo di spettroscopia italiano è coinvolto in modo massiccio nel progetto per la realizzazione del sistema di rivelazione AGATA basato sul principio del tracciamento gamma. AGATA avverrà realizzato in fasi successive, a cominciare dal cosiddetto Dimostratore composto da 15 rivelatori al germanio segmentato alloggiati in 5 criostati tripli. Secondo i piani della collaborazione e in accordo con l impegno finanziario previsto dal MoU firmato dall INFN, il contributo italiano al Dimostratore comporta la realizzazione di uno dei 5 cluster tripli e lo sviluppo di parte dell elettronica digitale e del sistema di acquisizione dati. In questo breve rapporto sono riportati sinteticamente gli sviluppi più recenti di AGATA in base alla loro rilevanza per l attività dell esperimento GAMMA. Rivelatori segmentati Il finanziamento del rivelatore è stato concesso interamente e sono stati ordinati 3 cristalli di germanio iperpuro segmentati in 36 parti. Il primo cristallo, di forma simmetrica, è stato ordinato a Settembre del 2003 e la sua consegna è prevista per la settimana del 19 Luglio. L ordine dei due cristalli asimmetrici è stato fatto all inizio di Aprile e i tempi di consegna sono di 17 mesi. Il cristallo esagonale rastremato simmetrico, la capsula di alluminio che lo contiene e il criostato di test di AGATA

49 I test di accettazione del cristallo simmetrico saranno effettuati a Colonia dove sono già arrivati anche gli altri 2 cristalli della stessa forma acquistati dai gruppi di Colonia e dal GSI. In Agosto, uno dei 3 rivelatori sarà trasportato a Liverpool dove è stato predisposto un tavolo di scanning che, per mezzo di sorgenti gamma collimate e di rivelatori in coincidenza, permette di acquisire in modo sistematico forme d impulso di interazioni localizzate tridimensionalmente con precisione di ~1 mm 3. Idealmente si vorrebbe scansionare il rivelatore in modo completo su una griglia tridimensionale con spaziatura di 1 mm, ma la procedura è intrinsecamente molto lenta e ci si dovrà accontentare di una serie di punti caratteristici con i quali calibrare i programmi di calcolo dei segnali. Per velocizzare il lavoro di scansione dei rivelatori si stanno predisponendo altri due tavoli di scannino al CSNSM di Orsay e al GSI. Ad Ottobre, i 3 cristalli saranno assemblati nel criostato triplo e sarà finalmente possibile verificare sperimentalmente la qualità del modulo di rivelazione di AGATA. All inizio del 2005 le 3 capsule saranno montate in criostati di test e rese disponibili a tre gruppi differenti per continuare in parallelo il lavoro di test e di sviluppo dell elettronica. Il criostato triplo e il criostato di test (per il quale la CSN3 ha dato un finanziamento straordinario a Giugno) saranno ordinati nei prossimi mesi in modo coordinato con ordini simili piazzati dai partner francesi e inglesi. Il criostato di test ha tempi di consegna di circa 6 mesi e dovrebbe permettere di continuare in modo più mirato il lavoro di test, gli sviluppi di elettronica e lo studio delle forme d impulso che attualmente vengono portati avanti a Padova con rivelatori di GASP e con il prototipo a 25 segmenti di MARS. Configurazione geometrica All inizio di Luglio è stata definita la forma geometrica dei cristalli asimmetrici di AGATA, dopo che nella riunione congiunta dello Steering Committee (ASC) e del Management Board (AMB) del 25 Giugno a Colonia è stato deciso che il Dimostratore sarà realizzato sulla base della geometria con 180 cristalli esagonali. Le 2 possibili configurazioni di AGATA (mostrate in figura) sono state valutate sulla base dei calcoli Monte Carlo effettuati con il programma di simulazione GEANT4 sviluppato a Padova. Come risulta dalla seguente tabella, le prestazioni delle due configurazioni sono, almeno per quanto riguarda l efficienza e il rapporto Peak/Total, ragionevolmente simili. L argomento principale a favore della configurazione con 180 cristalli è stato il maggiore spazio interno che rende possibile l alloggiamento di rivelatori ancillari più complessi e che, a parità di risoluzione posizionale, garantisce una migliore correzione Doppler. L ultimo punto è di fondamentale importanzasoprattutto per gli esperimenti con fasci radioattivi veloci prodotti al GSI dagli acceleratori attuali e dal futuro complesso FAIR.

50 AGATA-120 AGATA-180 Main characteristics of the two configurations Number of crystals Number of clusters / types 40 / 2 60 / 1 Solid angle coverage (%) Amount of germanium (kg) Eff. / PT at Mγ = 1 (%) 33 / / 53 Eff. / PT at Mγ = 30 (%) 20 / / 46 Inner free space (cm) Angular resolution better Angular coverage of rings more regular Max. counting rate (khz) Electronics channels Cost ~36 M ~48 M Il problema del maggiore costo della configurazione prescelta, che comunque si manifesta in modo marginale per la fase del Dimostratore, sarà affrontato dalla collaborazione tentando la strada della produzione in proprio dei rivelatori. Gli impianti di produzione saranno sviluppati al GSI con la collaborazione del gruppo di Colonia. I dettagli geometrici delle forme dei tre cristalli che costituiscono il cluster di AGATA sono stati definiti con programmi sviluppati a Padova e sono stati recentemente inviati alla Camberra-Eurisys. Al momento, siamo in attesa di verificare il loro progetto meccanico per dare il via alla produzione.

51 Elettronica A parte il lavoro di calcolo e analisi di forme di impulso, lo sviluppo di algoritmi di tracciamento gamma e l inserimento dei rivelatori ancillari nel programma di simulazione Monte Carlo, il resto dell attività realizzativa del gruppo italiano riguarda i preamplificatori, il sistema di trigger globale e di sincronizzazione dell elettronica digitale di AGATA (GTS) e il sistema di acquisizione dati. Preamplificatori Il gruppo di sviluppo dei preamplificatori, coordinato da Alberto Pallia di Milano, ha già prodotto i prototipi dei preamplificatori dei segmenti e del contatto centrale. Si tratta di preamplificatori veloci, a basso consumo, ad ampio range dinamico e con segnale di uscita differenziale. In particolare è stato sviluppato un sistema di reset veloce dei segnali saturati (nel secondo stadio) che permette di operare ad alto duty cycle anche in situazioni sperimentali come quelle previste al GSI dove esistano elevati fondi di particelle cariche (ad es. pioni) di alta energia che riescano a penetrare nei rivelatori. Global Trigger and Synchronisation Il GTS di AGATA è costituito da una infrastruttura ad albero par la trasmissione su fibra ottica di un clock a 100 MHz comune a tutta l elettronica digitale, delle richieste di trigger dei singoli rivelatori e della loro validazione se l evento viene accettato dal processore centrale di trigger. La sua struttura è mostrata nelle seguenti figure e la sua realizzazione è responsabilità del gruppo di Padova coordinato da Marco Bellato.

52 Al momento, il sistema è stato progettato e completamente simulato ed è cominciata la realizzazione della mezzanina che funge da transciever verso l elettronica di processamento locale. Recentemente, è stato deciso che la mezzanina avrà anche il compito di associare l impulso di validazione dell evento con la richiesta fatta precedentemente dal singolo rivelatore.

53 DAQ Il sistema di acquisizione dati di AGATA sarà costituito da una struttura gerarchica di farm di PC che raccolgono buffer di dati prodotti dall elettronica di processamento locale, effettuano l analisi delle forme d impulso, ricostruiscono gli eventi associando i veri frammenti sulla base del time-stamp generato dal GTS, effettuano il tracciamento gamma e, sulla base del trigger di alto livello salvano gli eventi su memoria di massa dopo aver effettuato le tipiche operazioni di controllo di integrità e qualità (fisica) dei dati. La struttura del DAQ, mostrata nella seguente figura, è stata definita da Gaetano Maron (LNL) mentre la sua realizzazione è stata affidata a un gruppo dell IPN di Orsay Al gruppo di Maron è stata invece affidata la realizzazione del Run-Control secondo schema generale mostrato nella seguente figura.

54 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Rapp. Naz.: Dino Bazzacco Marcello Pignanelli ANNI FINANZIARI Materiale Missioni Missioni di interne estere consumo 118,0 110,0 350,7 305,0 PREVISIONE DI SPESA Piano finanziario globale di spesa 342,8 350,0 Trasporti e facchinaggi 3,5 5,0 Spese di calcolo Affitti e manutenzione In KEuro Materiale Costruzione TOTALE inventariabile apparati Compet. 186,5 250,0 82,0 1083,5 1020,0 TOTALI 228,0 655,7 692,8 8,5 0,0 0,0 436,5 82,0 2103,5 Mod EC./EN. 6 (a cura del responsabile nazionale)

55 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Resp. loc.: Andres Gadea Raga N RICERCATORE Cognome e Nome DE ANGELIS Giacomo GADEA RAGA Andrès NAPOLI Daniel Ricardo SPOLAORE Paola STEFANINI Alberto M. TONEV Dimitar Vasilev VALIENTE DOBON J. ZHONG Qi Ping Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Qualifica Affer. Dipendenti Incarichi TECNOLOGI al Dipendenti % Incarichi N gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. D.R BEZZON Giampietro Tecn. Ric MARGINEAN Nicolae Marius Tecn. I Ric MARON Gaetano D.T. I Ric MARTINEZ Trinitario AsRic D.R Ric Numero totale dei Tecnologi B.P.D B.Str Tecnologi Full Time Equivalent SERVIZI TECNICI Denominazione Serv. Gestione Impianti e Sicurezze Serv. Tecn. Mec. Mat. Servizio Utenti mesi uomo N TECNICI Cognome e Nome Qualifica Dipendenti Incarichi Ruolo Art. 15 Collab. tecnica Assoc. tecnica Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: MARTINEZ Trinitario: vincitore concorso per assegno di ricerca VALIENTE DOBON J.: titolare di borsa di studio post doctoral ZHONG Qi Ping: selezionato per borsa di studio INFN CIAE % % 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)

56 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo GAMMA 3 Rapp. Naz.: Dino Bazzacco Marcello Pignanelli Data completamento MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005 Descrizione 20/12/2005 Due periodi di misura di 20 giorni ciascuno, per esperimenti RISING a partecipazione italiana 20/12/ giorni di misura con CLARA e GASP 30/6/2005 Prototipo della mezzanina GTS per il trigger locale di AGATA 20/12/2005 Integrazione di rivelatori ancillari nella simulazione MC di AGATA Mod EC./EN. 8 (a cura del responsabile nazionale)

57 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Rapp. Naz.: Nicola Colonna Rappresentante nazionale: Struttura di appartenenza: Posizione nell'i.n.f.n.: Nicola Colonna BA Linea di ricerca Misure di sezioni d'urto neutroniche Esperimento CERN PS213 INFORMAZIONI GENERALI CERN Neutron Time of Flight facility (n_tof) Laboratorio ove si raccolgono i dati Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio PS213 PS Acceleratore usato Fascio (sigla e caratteristiche) Processo fisico studiato Fascio di neutroni da 1 ev a 250 MeV, prodotti con fascio di protoni da 20 GeV/c su blocco di Piombo Reazioni indotte da neutroni di interesse per l'astrofisica e per applicazione agli Accelerator Driven Systems (ADS) per la produzione di energia e per incenerimento delle scorie radioattive Apparato strumentale utilizzato Sezioni partecipanti all'esperimento Istituzioni esterne all'ente partecipanti Durata esperimento Rivelatori di neutroni, Calorimetro Gamma a BaF2 Bari, Bologna, Laboratori Nazionali Legnaro, Trieste Collaboratione n_tof: CERN, IN2P3 (Fr), FZK (Ge), CEA (Fr), APC (Gr), TUW (Au), CIEMAT (Sp), etc... 3 anni ( ) Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)

58 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Resp. loc.: MASTINU Pierfrancesco VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA RIUNIONI DI COLLABORAZIONE N TOF CONTATTI CON DITTE PER LAVORAZIONE MATERIALI E COMMESSE DISCUSSIONE ANALISI DATI IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 2,0 2,0 7,0 3,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale RIUNIONI DI COLLABORAZIONE E WORKPACKAGES+DISCUSSIONE ANALISI DATI+TURNI DI MISURA 17,5 9,0 26,5 9,0 METABOLISMO LABORATORI ED ACQUISTO RESINE E TESSUTI COMPOSITI 5,0 5,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro COMPUTER ARMADIO PER MATERIALI INFIAMMABILI E SOLVENTI 4,0 4,0 8,0 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 46,5 9,0 (a cura del responsabile locale)

59 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Resp. loc.: MASTINU Pierfrancesco ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

60 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Resp. loc.: MASTINU Pierfrancesco ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

61 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Rapp. Naz.: Nicola Colonna 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 manutenzione Materiale inventariabile Costruzione apparati TOTALE Compet. In KEuro A carico di altri Enti BA BO LNL TS 7,0 4,0 7,0 5,0 SJ 38,0 8,0 17,5 21,0 SJ 19,0 4,0 9,0 12,0 15,0 1,0 5,0 2,0 SJ SJ SJ 4,0 SJ 8,0 3,0 SJ SJ 10,0 70,0 17,0 37,5 31,0 SJ 19,0 4,0 9,0 12,0 0,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 23,0 84,5 44,0 23,0 4,0 11,0 10,0 155,5 44,0 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

62 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Rapp. Naz.: Nicola Colonna A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 Da Maggio a Novembre del 2004 sono state effettuate presso la facility n_tof numerose misure di sezioni d'urto neutroniche, secondo quanto programmato. In particolare, sono state misurate le reazioni di cattura per i seguenti isotopi: 139La, di interesse Astrofisico, nat,24,26mg, di rilevanza sia per l'astrofisica che per gli ADS, 186,187Os, per il "Cosmic clock" Os/Re (cosmocronologia), 90,91,92,94,96Zr, per l'astrofisica e per tecnologie nucleari (il contenitore delle barre di combustibile nucleare è spesso in una lega contenente Zr, o zircalloy). Inoltre, sono state misurate reazioni di fissione per i seguenti isotopi: 237Np, 233,234,236U, 241Am, 245Cm. Nel corso del 2003 è stata completata l'analisi della reazione di cattura su 151Sm. Oltre ad aver mostrato l'unicità della facility n_tof nel permettere misure accurate di sezioni d'urto anche per isotopi radioattivi, i risultati di questa misura hanno fornito importanti informazioni sulla temperatura coinvolta nei processi di Nucleosintesi Stellare nelle stelle della AGB (Asymptotic Giant Branch). Un articolo a questo riguardo è già stato sottomesso per pubblicazione su Phys. Rev. Lett. Nella seconda meta' del 2003 e nei primi mesi del 2004 e' stato completato il Calorimetro gamma a BaF2. In particolare, il gruppo dei LNL, ha preso in carico lo sviluppo e costruzione delle capsule in fibra di carbonio, additivata con 10B, per la soppressione del background. Inoltre, il gruppo INFN ha sviluppato lo Slow Control delle alte tensioni per il calorimetro, e partecipato all'assemblaggio e al debugging, e alla caratterizzazione della risposta del calorimetro, che è stata effettuata sia tramite simulazioni Monte Carlo con il codice GEANT, che con misure di reazioni note (Au, Fe, etc...). Attualmente sono in corso le prime misure di sezioni d'urto su attinidi minori, di interesse per i progetti di trasmutazione. B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005 Allo stato attuale, non e' prevista alcuna misura presso la facility n_tof al CERN nel 2005, a causa dello shutdown delle macchine acceleratrici. Si prevede di completare l'analisi dei dati di sezioni d'urto di cattura raccolti nel 2003 e di proseguire l'analisi dei dati della campagna di misure del 2004, con il calorimetro gamma. In particolare, si intende studiare la sezione d'urto di cattura di uno degli attinidi a lunga vita media, che fa parte delle scorie radioattive su cui si stanno concentrando i vari progetti di trasmutazione. Si sta pensando di effettuare, nel corso del 2005, alcune misure di verifica o di completamento, presso altre facility per neutroni, in particolare GELINA (Geel, Belgio) e FZK (Karlshrue, Germania). Gli isotopi da studiare saranno decisi alla fine della campagna di misure 2004 ad n_tof, sulla base della qualità e statistica dei dati raccolti. Il 2005 sarà inoltre dedicato alla preparazione delle proposte di misure ad n_tof, da effettuarsi alla ripresa dell'attività degli acceleratori al CERN nel Nell'intento di migliorare l'attendibilità delle misure di sezioni d'urto di cattura per isotopi fissili, per i quali un notevole contributo al background proviene dai gamma di fissione, si sta pensando di costruire un rivelatore ancillare di fissione, che agisca come Veto, in anticoincidenza con il calorimetro gamma. Lo sviluppo ed il test di tale rivelatore dovrebbe avvenire nel corso del 2005, per essere impiegato nelle nuove misure del Si fa presente che e' recentemente stato approvato dalla Commissione delle Comunità Europee un nuovo contratto (IP_Eurotrans) del VI Programma Quadro, che prevede misure di interesse per gli ADS, nel cui ambito e' previsto un supporto per misure di sezioni d'urto ad n_tof. Il contratto e' attualmente in fase di negoziazione e dovrebbe partire nel Anno finanziario C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In keuro Missioni interne 25,0 20,0 Missioni estere 99,0 104,0 Materiale di consumo 50,5 37,0 Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenzione Materiale inventariabile 7,0 10,5 Costruzione apparati 41,0 40,0 TOTALE 222,5 211,5 TOTALE 45,0 203,0 87,5 17,5 81,0 434,0 Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

63 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Rapp. Naz.: Nicola Colonna ANNI FINANZIARI Materiale Missioni Missioni di interne estere consumo 23,0 24,0 128,5 147,0 PREVISIONE DI SPESA Piano finanziario globale di spesa 23,0 36,0 Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenzione In KEuro Materiale Costruzione TOTALE inventariabile apparati Compet. 15,0 8,0 10,0 20,0 199,5 235,0 TOTALI 47,0 275,5 59,0 0,0 0,0 0,0 23,0 30,0 434,5 Mod EC./EN. 6 (a cura del responsabile nazionale)

64 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Resp. loc.: MASTINU Pierfrancesco COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA N RICERCATORE Cognome e Nome GRAMEGNA Fabiana I Ric MASTINU Pierfrancesco Ric. QUARANTA Alberto Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent Qualifica Affer. al % N TECNOLOGI Qualifica Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23 Tecnol Numero totale dei Tecnologi R.U 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 Il supporto richiesto è compatibile con le risorse della struttura Mod EC./EN. 7 (a cura del responsabile locale)

65 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N TOF 3 Rapp. Naz.: Nicola Colonna Data completamento MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005 Descrizione Completamento analisi dati reazioni di cattura su 139La, 24,25,26Mg, Zr, 237Np Pubblicazione risultati campagna di misure ed inserimento dati su databases sezioni d'urto neutroniche Preparazione nuove proposte di misure per il 2006 Mod EC./EN. 8 (a cura del responsabile nazionale)

66 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Rapp. Naz.: Daniela Fabris Rappresentante nazionale: Struttura di appartenenza: Posizione nell'i.n.f.n.: Daniela Fabris PD INFORMAZIONI GENERALI Reazioni nucleari indotte da ioni leggeri e pesanti Linea di ricerca LNL,PAVIA,CYCLOTRON Institute TEXAS AMUniversity Laboratorio ove si raccolgono i dati Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio N2P TANDEM XTU ALPI LINAC, Superconductive Cyclotron K500 TAMU; Sorgenti elettroniche di neutroni. Acceleratore usato Fascio (sigla e caratteristiche) Processo fisico studiato Apparato strumentale utilizzato Ioni Pesanti ad energie < 20 MeV/A (LNL). Ioni Pesanti (40Ar 238U) ad energie < 100 MeV/A (TAMU). Protoni e Deutoni 100 MeV (Laboratorio da definire). Neutroni 14 MeV (Pavia) Neutroni 2.6 MeV (LNL). Produzione di neutroni indotta da ioni leggeri su targhette spesse.produzione di nuclei esotici (neutron rich) in collisione ione ione ed emissione ritardata di neutroni. Dinamica della fissione nella regione dei nuclei super pesanti. Proton Recoil Telescope.Spettrometro BIGSOL e calorimetro neutronico. Punto misura spettroscopia neutronica ad LNL. Sezioni partecipanti all'esperimento Istituzioni esterne all'ente partecipanti Durata esperimento LNL, Pd, Pv. Cyclotron Institute TAMU. BARC, Mumbai, India.IOP, Bhubaneswar, India Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)

67 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Resp. loc.: Marco Cinausero VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA Riunioni della collaborazione x 6 ricercatori Test di laboratorio a Pavia IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 6,0 3,0 9,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale Turni di misura al TAMU (2 prese dati l'anno) Contatti con laboratori esteri per la preparazione degli esperimenti col proton recoil telescope 27,5 2,5 30,0 Cavi, connettori,minuterie e lavorazioni meccaniche per il punto misura dei neutroni a LNL Materiale per test di laboratorio e metabolismo 10,0 7,0 17,0 Spedizione del proton recoil telescope presso il laboratorio selezionato 2,5 2,5 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro 2 PC di controllo per il punto misura dei netroni a LNL 1 CFD Ortec Mod.953 per rivelatori a gas di trigger a LNL 6,0 5,0 11,0 Scintillatore spesso e relativo fotomoltiplicatore per il proton recoil telescope 10,0 10,0 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 79,5 0,0 (a cura del responsabile locale)

68 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Resp. loc.: Marco Cinausero ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

69 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Resp. loc.: Marco Cinausero ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

70 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Rapp. Naz.: Daniela Fabris 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 manutenzione Materiale inventariabile Costruzione apparati In KEuro TOTALE Compet. A carico di altri Enti LNL PD PV 9,0 13,0 16,0 SJ 30,0 40,0 15,0 SJ 17,0 10,0 5,0 SJ 2,5 5,0 SJ SJ SJ 11,0 13,0 21,0 SJ 10,0 13,0 SJ SJ 79,5 81,0 70,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 38,0 85,0 32,0 7,5 45,0 23,0 230,5 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

71 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Rapp. Naz.: Daniela Fabris A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005 Anno finanziario 2004 C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In keuro Missioni interne Missioni estere Materiale di consumo Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenz. Materiale inventariabile Costruzione apparati TOTALE 26,0 56,0 15,0 2,5 43,5 56,0 199,0 TOTALE 26,0 56,0 15,0 2,5 43,5 56,0 199,0 Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

72 Consuntivo N2P Gennaio-Giugno 2004 L esperimento N2P ha progredito durante i primi sei mesi del 2004 secondo il planning. 1) E stata completata la fase di progettazione del Proron Recoil Telescope (PRT) dopo lo studio della performance del rivelatore studiata tramite simulazioni di Monte Carlo. I risultati ottenuti saranno presentati in un apposito documento per il raggiungimento della Milestone sulla progettazione del PRT a mesi 6. Come conseguenza di questo studio e stata ritenuta non accettabile una soglia di E=12-15 MeV nella rivelazione dei protoni di rinculo, caratteristica del disegno originale (convertitore da 2 mm e 2 MWPC a pressione atmosferica). Di conseguenza sono state apportate le seguenti modifiche al rivelatore. Il convertitore (rivelatore plastico) originariamente costituito da un foglio singolo di scintillatore e stato sostituito da 5 strati di scintillatore da 0.4 mm, ciscuno dei quali e costutito da 5 strip di plastico di area attiva 50 x 10 mm 2 con lettura a PD. Le strip di plastico sono orientate alternativamente in verticale ed orizzontale, in modo da determinare non solo la traccia del protone nelle strip che hanno sparato, ma anche la posizione del protone con una risoluzione di 10 x 10 mm 2. Questa lettura digitale del convertitore non risulta particolarmente penalizzante poiche la possibile lettura analogica del segnale sarebbe affetta da una risoluzione di energia particolarmente bassa. Il convertitore attivo permette il tracciamento dei protoni di bassa energia rivelati nei due strati più interni (0.8 mm di scintillatore) ed incidenti nel primo strip detector (300 µm di spessore). La soglia di una tale identificazione e dell ordine di 2-3 MeV. Per protoni di rinculo uscenti dal convertitore con energia tale da passare questo primo rivelatore al silicio, il tracciamento della traiettoria verrà effettuato utilizzando un secondo strip detector al silicio (1000 µm di spessore). Si potrà quindi misurare la perdita di energia dello ione nei due silici, mentre l informazione del convertitore attivo sarà utilizzata solo per la correzione off-line dell energia del protone. In questo modo il sistema minimizza la soglia di rivelazione permettendo di utilizzare il PRT in un range dinamico da circa 2-3 MeV a più di 100 MeV. Gli strip detectors sono sensibili alla posizione tramite 16 strip in X e Y. Le simulazioni di Monte Carlo hanno dimostrato che è sufficiente una determinazione della posizione ottenuta leggendo solo strip per ogni rivelatore, riducendo cosi l elettronica necessaria. Siamo in attesa di ricevere i primi campioni di plastici del convertitore per validare il sistema in laboratorio prima di ordinare il blocco dei plastici ed i due strip detectors. In parallelo è stata preparata la meccanica e l acquisizione (KMAX) per il PRT. 25 cm 7 cm Convertitore: 5 strati di scintillatore plastico a strip (spessore totale 2 mm) 2 rivelatori al silicio a strip per tracciamento protoni BGO per misurare l energia totale dei protoni

73 2) Riguardo l attività sperimentale al TAMU, la sperimentazione a BIGSOL e cominciata con due turni di misura 24 marzo-15 aprile, 24 maggio-2 giugno, in cui sono state studiate le reazioni: 238 U U, 198 Pt, 232 Th e 84 Kr U, 198 Pt, 232 Th a 12 MeV/amu, 74 Ge, 172 Yb U a 15 e 20 MeV/amu. La componente italiana della collaborazione è responsabile del rivelatore di piano focale (MWPC-IC-CsI(Tl)), installato negli anni scorsi. Un up-grade del sistema di rivelazione e stato completato a marzo con la sostituzione dei rivelatori CsI(Tl) con un odoscopio di 14 cristalli YAP letti con fotomoltiplicatori (vedi foto) per ottimizzare la counting rate capability del sistema. Parallelamente e stata completata la progettazione del calorimtro neutronico e definita l elettronica di lettura (milestone a mesi 6). 3) Come comunicato alla CSN3 e stato anche risolto il problema del punto misura neutroni al Tandem-Linac dovuto all uscita del gruppo di Bari dalla collaborazione N2P. Il gruppo di Bari ha infatti deciso di dare in uso alla collaborazione N2P il punto misura ex-ripen dei LNL comprendente: a) Camera di reazione con impianti da vuoto ed accessori; b) 24 rivelatori di neutroni con meccanica di sostegno ed alimentatori HV; Non sono disponibili il front-end di elettronica, i bin NIM e CAMAC e tutto il materiale inventariato Bari che e stato riportato in sede. Con il finanziamento straordinario di Giugno 2004 sarà possibile realizzare parte del front end di lettura (moduli PSD) ed il sistema di acquisizione KMAX con convertitori Phillips.

74 Pubblicazioni ) A. Saxena, D. Fabris, G. Prete, D.V. Shetty, G. Viesti, B.K. Nayak, D.C. Biswas, R.K. Choudhury, S.S. Kapoor, M.Lunardon, S. Moretto, G. Nebbia, S. Pesente, V. Rizzi, A.M. Samant, M. Barbui, E. Fioretto, M. Cinausero, A. Brondi, G. La Rana, R. Moro, E. Vardaci, N. Gelli, F. Lucarelli: Particle multiplicities in the fission-like reactions of 340 MeV 28 Si on 232 Th. Nucl. Phys. A Volume 730, Issues 3-4, 26 January 2004, Pages ) S. Moretto, D. Fabris, M. Lunardon, S. Pesente, V. Rizzi, G. Viesti, M. Barbui, M. Cinausero, E. Fioretto, G. Prete, A. Brondi, E. Vardaci, F. Lucarelli, A. Azhari, X. Dong, K. Hagel, Y. Ma, A. Makeev, M. Murray, J.B. Natowitz, L. Qin, P. Smith, D. Tang, L. Trache, B. Tribble, R. Wada, J. Wang: Search for N/Z dependent effects in the decay of A=98 compound nuclei populated in fusion-evaporation reactions. Phys. Rev. C69 (2004) ) R. Wada, T. Keutgen, K. Hagel, Y. G. Ma, J. Wang, M. Murray, L. Qin, P. Smith, J. B. Natowitz, R. Alfarro, J. Cibor, M. Cinausero, Y. El Masri, D. Fabris, E. Fioretto, A. Keksis, M. Lunardon, A. Makeev, N. Marie, E. Martin, A. Martinez-Davalos, A. Menchaca-Rocha, G. Nebbia, G. Prete, V. Rizzi, A. Ruangma, D. V. Shetty, G. Souliotis, P. Staszel, M. Veselsky, G. Viesti, E. M. Winchester, S. J. Yennello, Z. Majka, A. Ono: Reaction Dynamics and Multifragmentation in Fermi Energy Heavy Ion Reactions. Phys. Rev. C69 (2004) ) Y. G. Ma, R. Wada, K. Hagel, J. Wang, T. Keutgen, Z. Majka, M. Murray, L. Qin, P. Smith, J. B. Natowitz, R. Alfaro, J. Cibor, M. Cinausero, Y. El Masri, D. Fabris, E. Fioretto, A. Keksis, M. Lunardon, A. Makeev, N. Marie, E. Martin, A. Martinez-Davalos, A. Menchaca-Rocha, G. Nebbia, G. Prete, V. Rizzi, A. Ruangma, D. V. Shetty, G. Souliotis, P. Staszel, M. Veselsky, G. Viesti, E. M. Winchester, S. J. Yennello: Evidence of Critical Behavior in the Disassembly of Nuclei with A ~ 36. Phys. Rev. C 69 (2004) R

75 L'attivita' scientifica per il 2005 si svolgera' secondo il seguente schema: 1) Proton Recoil Telescope: l attivita proseguira secondo quanto presentato nel piano pluriennale nel 2004, in particolare saranno montate e testate tutte le parti del telescopio. 2) Attivita al TAMU: l attivita proseguira secondo quanto presentato nel piano pluriennale nel 2004, in particolare sara completato il calorimetro neutronico e trasferito al TAMU, dopo aver eseguito i test di funzionamento ai LNL. Inoltre sara completata la campagna presso BigSol di misure per la produzione di nuclei neutron-rich. 3) Misure pre-scissione presso i Laboratori Nazionali di Legnaro: si prevede di installare il nuovo sistema di front-end e di fare un upgrade generale del punto misura, in conseguenza al ritiro del gruppo di Bari dalla collaborazione. Si prevede inoltre di effettuare la prima presa dati entro fine 2005.

76 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Rapp. Naz.: Daniela Fabris ANNI FINANZIARI Materiale Missioni Missioni di interne estere consumo 38,0 44,0 85,0 82,5 PREVISIONE DI SPESA Piano finanziario globale di spesa 32,0 25,0 Trasporti e facchinaggi 7,5 2,5 Spese di calcolo Affitti e manutenzione In KEuro Materiale Costruzione TOTALE inventariabile apparati Compet. 45,0 23,0 230,5 154,0 TOTALI 82,0 167,5 57,0 10,0 0,0 0,0 45,0 23,0 384,5 Mod EC./EN. 6 (a cura del responsabile nazionale)

77 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Resp. loc.: Marco Cinausero COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA N RICERCATORE Cognome e Nome CINAUSERO Marco LHERSONNEAU Gerard PRETE Gianfranco Qualifica Qualifica Affer. Dipendenti Incarichi TECNOLOGI al Dipendenti % Incarichi N % gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. Ric ANDRIGHETTO Alberto Tecn. 30 D.R BARBUI Marina AsRic 100 D.R RIZZI Valentina AsRic 70 Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent SERVIZI TECNICI Denominazione mesi uomo 1 Serv. Tecn. Mec. Mat. 1.5 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 3 2 % 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)

78 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo N2P 3 Rapp. Naz.: Daniela Fabris MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005 Data completamento Completamento del commissioning del PRT Descrizione Completamento del commissioning del Calorimetro di Neutroni Presa dati ai LNL Mod EC./EN. 8 (a cura del responsabile nazionale)

79 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Rapp. Naz.: Mauro BRUNO Rappresentante nazionale: Struttura di appartenenza: Posizione nell'i.n.f.n.: Mauro BRUNO BO Linea di ricerca INFORMAZIONI GENERALI "Reazioni nucleari fra ioni pesanti: TERMO aspetti termodinamici (resp. F. Gramegna e A. Moroni); DINA Aspetti dinamici (resp. A. Olmi)" Laboratorio ove si raccolgono i dati Laboratori Nazionali di Legnaro Laboratori Nazionali del Sud Laboratori GANIL Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio Acceleratore usato ALPI (LNL)CS (LNS) Spiral (GANIL) Fascio (sigla e caratteristiche) Processo fisico studiato TERMO: ioni pesanti di massa ad energie fra 10 e 30 AMeV DINA: ioni pesanti ad energie comprese fra 15 e 50 AMeV "TERMO: Transizione di fase. Formazione di sistemi nucleari caldi. Effet di isospindina: Meccanismi di reazione in collisioni periferiche e semiperiferiche. Emissioni a ""midrapidity""" Apparato strumentale utilizzato Sezioni partecipanti all'esperimento Istituzioni esterne all'ente partecipanti Durata esperimento TERMO: GARFIELD con upgrading, CHIMERADINA: FIASCO, CHIMERA Bologna, Firenze, LNL, Milano, Napoli, Trieste LPC Caen, GANIL Caen, NSCL MSU East Lansing, ITHEMBA Labs Faure, WITS Johannesburg 4 anni Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)

80 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Resp. loc.: GRAMEGNA Fabiana VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 DESCRIZIONE DELLA SPESA Turno LNS (0.11 x3.6 FTE x 10 gg) Riunioni di collaborazione, analisi dati, mob. resp. linea mobilità exochap x 1 persona IMPORTI Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ 4,0 5,5 11,0 1,5 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale riunioni e contatti di collaborazione mobilità Exochap turno Ganil x 1 x 10gg turno Ganil x 2 x 10gg 4,5 1,3 2,0 4,0 11,8 4,0 isotopi rari per fasci e target riparazioni elettronica e manutenzioni materiale magazzino lavorazioni meccaniche, materiali vari (colle, kapton etc.) 10,0 7,0 5,0 6,0 28,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro 5 dischi EIDE per PC acquisizione dati 1 monitor per controllo telecamere (portatarget pressione vuoto) Rinnovo 2 PC obsoleti 2,0 0,5 3,0 5,5 Materiali per upgrading e manutenzione sitema ricircolo gas GARFIELD Sistema per trasporto materiale nel buncher GARFIELD 15,0 15,0 30,0 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 86,3 4,0 (a cura del responsabile locale)

81 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Resp. loc.: GRAMEGNA Fabiana ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

82 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Resp. loc.: GRAMEGNA Fabiana ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

83 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Rapp. Naz.: Mauro BRUNO 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 manutenzione Materiale inventariabile Costruzione apparati TOTALE Compet. In KEuro A carico di altri Enti BO FI:TERMO FI:DINA LNL MI NA TS 19,0 21,0 12,0 11,0 15,0 14,8 5,5 SJ 13,0 12,0 10,0 12,0 7,8 11,0 5,0 1,5 SJ 8,0 4,0 5,0 5,5 9,0 28,0 10,0 10,0 1,0 SJ 10,0 3,0 SJ SJ SJ 16,0 2,0 6,0 5,5 6,0 38,0 1,0 SJ 19,0 30,0 SJ 71,0 38,5 39,0 82,3 45,0 67,8 9,0 SJ 21,0 10,0 4,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 98,3 13,0 59,3 12,0 68,5 10,0 3,0 74,5 49,0 352,6 35,0 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

84 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Rapp. Naz.: Mauro BRUNO vedi allegato 1 A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 vedi allegato 2 B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005 Anno finanziario C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In keuro Missioni interne 90,5 92,5 Missioni estere 29,0 34,0 Materiale di consumo 152,0 84,0 Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenzione Materiale inventariabile 3,0 87,5 57,0 Costruzione apparati 235,0 131,5 TOTALE 597,0 399,0 TOTALE 183,0 63,0 236,0 3,0 144,5 366,5 996,0 Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

85 ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 a) E' iniziato l'upgrading di Garfield con il completamento e la messa a punto del rivelatore in avanti (Ring Counter). I risultati ottenuti con questo rivelatore hanno mostrato un'ottima risoluzione in carica e massa fino a Z = 8. Inoltre e' stato possibile identificare nella matrice camera a ionizzazione - Silicio fino al residuo di evaporazione con una carica corrispondente alla somma delle cariche di proiettile e bersaglio. E' in corso la messa a punto dell'apparato "Side Isotope Array" che ha subito qualche ritardo in seguito all'incidente di Arialdo Moroni che ne era il responsabile. Il sistema, compreso il controllo del ricircolo del gas e' quasi ultimato e sara' utilizzato, completo o in parte, nella misura che sara' effettuata nel prossimo autunno. b) E' stata assegnato dal PAC dei Laboratori di Legnaro un periodo di 10 giorni, sui 22 richiesti, per iniziare a misurare, a 15 AMeV, le reazioni di Calcio 40 e 48 su Nickel 58 e 64. Purtroppo le caratteristiche del fascio fornito dai Laboratori a marzo 2004 non sono state sufficienti per poter effettuare la misura e si spera sia possibile effettuare questo turno di misura nel prossimo autunno. Prima di richiedere al PAC il completamento della misura si ritiene opportuno aspettare l'esito della prossima misura. c) E stata effettuata una misura presso i Laboratori Nazionali del Sud, utilizzando l apparato Chimera. La collaborazione Isospin ha partecipato alla misura, mantenendo molto elevata l efficienza del rivelatore. Sono stati utilizzati fasci di Ni-62 e Ni-58, su bersagli di Ca-40 e Ca-48, ad un energia di 25 AMeV. L acceleratore ha avuto per questo turno un funzionamento completamente affidabile, sia per stabilita del fascio che per prestazioni di timing. d) E' stata effettuata ai Laboratori di Legnaro, una misura di calibrazione degli scintillatori a CsI(Tl) a bassa energia, in una regione energetica non coperta dalle misure effettuate dal gruppo in precedenza. E' stata richiesta una ulteriore misura a bassissima energia al PAC del CN in modo da poter effettuare anche una analisi della dipendenza dalla massa, utilizzando fasci di protoni, deutoni, Elio-3 ed alfa. e) Riguardo all'elettronica digitale il grosso del lavoro ha riguardato lo sviluppo della scheda madre FAIR, lo sviluppo delle schede di "canale" (8 per scheda madre, ciascuna dotata di un flash-adc e un DSP) e lo sviluppo di un algoritmo per il trattamento dei segnali dei CsI. Per quanto riguarda la scheda madre attualmente si e passati dalla fase di prototipo alla fase di produzione. Delle schedine di "canale" sono stati realizzati per ora 30 esemplari sui quali effettuare prove mirate, ad ottimizzare il rumore elettronico dello stadio di ingresso. L'algoritmo per il trattamento sui DSP on board dei segnali dei CsI effettua una formazione semigaussiana con tau=700ns ("fast") ed una formazione semigaussiana con tau=3us ("slow"). La formazione "slow" riproduce la risposta degli shapers CAEN N568 attualmente impiegati per i CsI di GARFIELD. Al prossimo turno di GARFIELD previsto per l'autunno, questi digitalizzatori saranno impiegati per acquisire i segnali dei CsI(Tl). f) Si sta lavorando per avere sempre una maggiore integrazione fra i moduli di elettronica digitale ed i moduli standard di acquisizione (ADC e TDC). Si sono presentati diversi problemi di controllo dell acquisizione, che hanno presentato una certa incompatibilita con i moduli nuovi. E stato quindi necessario modificare i programmi di acquisizione. Cio e stato complicato dal fatto che l acquisizione utilizzava delle CPU abbastanza vecchie, programmate in

86 assembler. Si progetta di ridisegnare completamente il programma di acquisizione per utilizzare CPU piu moderne. g) Riguardo alla dinamica delle reazioni, il lavoro si e' svolto su due campi principali: l'analisi dettagliata dei dati acquisiti con l'apparato FIASCO presso il CS dei LNS e le nuove prese dati, sempre nello stesso laboratorio, con l'apparato CHIMERA. Riguardo al primo argomento, dopo la pubblicazione del lavoro che descrive funzionamento e prestazioni del set-up di FIASCO, ci si e dedicati allo studio delle emissioni di particelle e frammenti a midvelocity gia' precedentemente osservate sia dal nostro che da altri gruppi. Queste emissioni, che costituiscono uno degli aspetti peculiari del regime di interazione di Fermi (tra 25 e 100AMeV), sono state caratterizzate con precisione in collisioni semiperiferiche sfruttando le prestazioni di FIASCO, ottimizzato proprio per tali processi. Studiando le reazioni di Nb su Nb a 38 AMeV, si sono valutati i contributi dei vari meccanismi che producono particelle (cariche) e frammenti complessi. Per la prima volta si e' anche tentato di fare un bilancio completo in energia in queste collisioni semiperiferiche, da cui e' emerso che le emissioni a midvelocity sono molto efficienti per rimuovere energia, massa e carica dal sistema. Questi risultati sono stati inviati a Phys. Rev. Lett. per la pubblicazione. La natura di queste emissioni veloci di frammenti nelle fasi del contatto tra i nuclei reagenti sara' approfondita dai dati raccolti recentemente in esperimenti con CHIMERA. I sistemi misurati sono stati 116Sn,58Ni + 116Sn,58Ni a 30 e 35AMeV. Le calibrazioni sono in corso e beneficiano di tutto l'apparato di metodi e tecniche messe a punto per questo e altri esperimenti con CHIMERA come specificato al punto k). h) E proseguita l analisi sempre piu approfondita dei dati ottenuti con l apparato Multics, sia nelle misure effettuate presso il National SuperConducting Cyclotron della Michigan State University, sia in quelle effettuate presso il Laboratorio Nazionale del Sud, insieme all apparato Medea. I risultati ottenuti nel primo caso riguardano la conferma del segnale di transizione di fase gia ottenuto dal nostro gruppo per la prima volta in fisica nucleare, in reazioni diverse da quella della prima pubblicazione e l analisi di scaling nei dati, ed in particolare lo scaling previsto dal modello di Fisher. Questi ultimi risultati sono stati pubblicati e presentati a conferenze internazionali. Per gli esperimenti effettuati ai LNS sono stati pubblicati risultati che mostrano la presenza contemporanea di processi di equilibrio e di processi dinamici. i) E stata effettuata una analisi dei dati ottenuti con l esperimento Reverse. Sono stati selezionati gli eventi provenienti dalle reazioni piu centrali con una analisi statistica in componenti principali. I dati cosi selezionati hanno permesso di calcolare i rapporti fra rese isotopiche, tramite le quali si sono ottenute informazioni sulla temperatura del nucleo eccitato, ed utilizzando uno studio di isoscaling, ottenere informazioni sulle densita relative di neutroni e protoni, e quindi indicazioni sul termine di simmetria dell equazione di stato della materia nucleare. j) E proseguita l analisi dei dati ottenuti con l apparato Garfield presso i Laboratori Nazionali di Legnaro in diversi turni sperimentali e con diversi scopi. Il primo insieme di esperimenti riguarda misure di sezioni d urto con fasci leggeri su bersagli leggeri, utili sia per applicazioni di Fisica Sanitaria, per fornire informazioni utili all interazione di proiettili di carbonio, utilizzati per la cura di

87 alcuni tumori, con i tessuti biologici, sia per applicazioni di Fisica spaziale, per poter studiare l effetto di ioni pesanti sugli astronauti. Il secondo insieme di esperimenti riguarda le caratteristiche della Risonanza Gigante di Dipolo (GDR) ed in particolare la saturazione della larghezza della risonanza stessa in funzione dell energia e la sua dipendenza dal canale di ingresso che permette la formazione del nucleo in risonanza. Il terzo insieme di esperimenti, sulla linea degli studi termodinamici, consiste nello studio di sistemi caldi ed eccitati ad energie di eccitazione intorno alla soglia del fenomeno della multiframmentazione. L analisi e giunta alla fine delle calibrazioni e risultati sperimentali preliminari sono stati presentati ad alcune conferenze. k) Un grande impegno e stato dedicato alle calibrazioni in massa e carica dei dati ottenuti nell esperimento di luglio 2003 con l apparato Chimera. E stato messo a punto un metodo di calibrazione molto efficace che permettera di calibrare in tempi sufficientemente brevi i 1200 telescopi di Chimera, per gli esperimenti che si sono succeduti nel 2003 e nel Si e inoltre collaborato con i partecipanti agli altri esperimenti effettuati con l apparato Chimera, in modo da mettere a punto anche le calibrazioni energetiche e l identificazione delle particelle leggere tramite l analisi in forma dei segnali provenienti dagli scintillatori CsI(Tl). l) Da un punto di vista teorico si è perfezionato il codice di Monte Carlo che permette di calcolare, sulla base della teoria delle BME, l'emissione di frammenti di massa intermedia considerando la possibilità di emissione contemporanea di 40 IMF di cui si calcolano gli spettri doppio differenziali. Il calcolo così fatto, ha permesso di eliminare una discrepanza che si era ottenuta per dati sperimentali e calcoli molto preliminari, relativa all'emissione di 7Be e 10Be nell'interazione di 62Ni e 48Ca in un ristretto intervallo angolare. Questo risultato e stato ottenuto analizzando un piccolo campione di dati sperimentali e quindi sara da verificare una volta che si otterrano tutti i dati calibrati e sara possibile selezionare reazioni sufficientemente centrali. m) Ancora da un punto di vista teorico si è sviluppato un calcolo basato su una generalizzazione del modello di Karol (Phys. Rev. C11, 4 (1975)) per tener conto di collisioni periferiche nel calcolo della distribuzione in massa degli IMF osservati. n) E stata effettuata una analisi degli spettri alfa misurati, in occasione delle misure effettuate con l apparato Garfield di interesse per applicazioni sanitarie, tra 35 e 75 gradi nell'interazione 12C + 12C e 16O +12C tra circa 6 e 20 A MeV.

88 ATTIVITA PREVISTA Misure sperimentali a) Misure presso i Laboratori Nazionali di Legnaro: se la misura di recupero del turno gia assegnato avra risultati positivi, si ha intenzione di chiedere al prossimo PAC il completamento delle misure con fasci di Ca su bersagli di Ni e Fe all energia di 15 AMeV. In occasione di questa misura si avra l apparato Garfield completato sia dal Forward Ring Counter che dal Side Isotope Array. Anche i canali di elettronica digitale potrebbero essere applicati a tutti i rivelatori CsI(Tl) dell intero apparato. b) Misure presso i Laboratori Nazionali del Sud: si ha intenzione di chiedere alla collaborazione Isospin e successivamente al PAC dei LNS un ulteriore turno da effettuare con l apparato Chimera per poter misurare a diverse energie di eccitazione, oltre a quelle gia misurate, per sistemi di massa intorno a 100 (come Ca + Ni oppure S + Ni). c) Misure presso i Laboratori di Ganil. E prevista una piccola partecipazione del gruppo ad una misura gia approvata dal PAC di Ganil. Sara inoltre presentata al prossimo PAC una misura da effettuarsi utilizzando l apparato Indra insieme allo spettrometro Vamos. Sara utilizzato un fascio di Argon, da Ar 33 ad Ar 46, ottenuti con l acceleratore di fasci esotici Spiral, su bersagli di Nickel. Sara misurato sia il residuo di evaporazione che le particelle cariche emesse, in modo da studiare la variazione delle proprieta di diseccitazione in funzione del diverso rapporto N/Z Analisi dati a) Sara portata a termine l analisi dei dati raccolti negli anni scorsi con l apparato Garfield per quanto riguarda le misure di sezioni d urto d interesse per la fisica sanitaria, con confronti di predizioni teoriche di modello. b) Sara portata a termine l analisi delle misure sulla risonanza gigante di dipolo, effettuate in maniera molto completa misurando in coincidenza con i gamma anche le particelle cariche e il residuo di evaporazione. c) Proseguira l analisi delle misure gia effettuate e di quelle che saranno effettuate in autunno, allo scopo di studiare gli aspetti termodinamici dei sistemi eccitati prodotti. d) Proseguira sia la riduzione dati che l analisi dei dati ottenuti nelle misure effettuate con l apparato Chimera. e) Sara' completata l'analisi dei dati per la calibrazione energetica degli scintillatori CsI(Tl) utilizzando tutta la vasta informazione fin qui raccolta. Auspicabilmente sara utilizzata anche quella ottenibile con fasci molto leggeri secondo quanto richiesto all'ultimo incontro USP del CN di Legnaro. Calcoli teorici Saranno sviluppati nuovi calcoli teorici in modo da poter confrontare dati sperimentali che si possono riferire a collisioni centrali. Sara inoltre studiata la possibilita di introdurre effetti dinamici di parametro d impatto, in modo da poter effettuare un paragone globale fra dati e modello. Sviluppi tecnologici a) A parte la partecipazione del gruppo all iniziativa Eurons, tramite Exochap, che prevede ricerca e sviluppo per nuovi rivelatori ed elettronica per esperimenti di

89 reazioni nucleari, si intende procedere con la sperimentazione di elettronica digitale, con applicazione a rivelatori diversi dagli scintillatori ed eventualmente con l utilizzo di nuovi processori DSP piu potenti che possano consentire operazioni piu rapide e precise. b) Sara portato a termine il lavoro di riorganizzazione e di riscrittura del programma di acquisizione che permettera la completa integrazione dell elettronica digitale. Il programma sara scritto in C, in modo tale da permette un up-grading delle CPU in futuro, senza la necessita di cambiare i programmi di acquisizione.

90 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Rapp. Naz.: Mauro BRUNO ANNI FINANZIARI Materiale Missioni Missioni di interne estere consumo 111,3 105,0 71,3 80,5 PREVISIONE DI SPESA Piano finanziario globale di spesa 78,5 145,0 Trasporti e facchinaggi 3,0 3,0 Spese di calcolo Affitti e manutenzione In KEuro Materiale Costruzione TOTALE inventariabile apparati Compet. 74,5 53,0 49,0 90,0 387,6 476,5 TOTALI 216,3 151,8 223,5 6,0 0,0 0,0 127,5 139,0 864,1 Mod EC./EN. 6 (a cura del responsabile nazionale)

91 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Resp. loc.: GRAMEGNA Fabiana N RICERCATORE Cognome e Nome BARLINI Sandro GRAMEGNA Fabiana KRAVTCHOUK Vladimir MASTINU Pierfrancesco VANNUCCI Luigi Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA Qualifica Qualifica Affer. Dipendenti Incarichi TECNOLOGI al Dipendenti % Incarichi N % gruppo Cognome e Nome Ass. Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23 Tecnol. Dott LANCHAIS Ariane Laura AsRic 80 I Ric 3 50 B.P.D Numero totale dei Tecnologi 1 Ric Ric Tecnologi Full Time Equivalent 0.8 Qualifica TECNICI N Dipendenti Incarichi % Cognome e Nome SERVIZI TECNICI Denominazione Serv. Sist. Contr. Acc. e Appar. Strum. Serv. Tecn. Mec. Mat. Servizio Utenti Ruolo Art. 15 Collab. tecnica Assoc. tecnica 5 Numero totale dei Tecnici 2.8 Tecnici Full Time Equivalent Annotazioni: KRAVTCHOUK Vladimir: titolare di borsa di studio post doctoral mesi uomo 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)

92 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo NUCL EX 3 Rapp. Naz.: Mauro BRUNO MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005 Data completamento 20/10/2005 misura LNL con apparato Garfield completo Descrizione 20/10/2005 misura LNS con apparato Chimera 20/12/2005 misura Ganil con apparato Indra + Vamos Mod EC./EN. 8 (a cura del responsabile nazionale)

93 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo PRISMA2 3 Rapp. Naz.: STEFANINI Alberto Rappresentante nazionale: Struttura di appartenenza: Posizione nell'i.n.f.n.: STEFANINI Alberto LNL INFORMAZIONI GENERALI Studi di reazioni e struttura nucleare con ioni pesanti. Linea di ricerca Laboratori Nazionali di Legnaro Laboratorio ove si raccolgono i dati Sigla dello esperimento assegnata dal laboratorio Tandem XTU e Linac ALPI PIAVE Acceleratore usato Fascio (sigla e caratteristiche) Processo fisico studiato Apparato strumentale utilizzato Sezioni partecipanti all'esperimento Istituzioni esterne all'ente partecipanti Durata esperimento Ioni pesanti con A= e E=5 10 MeV/A Dinamica delle reazioni tra ioni pesanti vicino alla barriera Coulombiana.Struttura di nuclei ricchi di neutroni Spettrometro per ioni pesanti PRISMA, array di rivelatori al Germanio CLARA per gamma LNL, PD, NA, TO CIAE Pechino, FLNR Dubna, GSI Darmstadt 4 anni Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)

94 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo PRISMA2 3 Resp. loc.: STEFANINI Alberto VOCI DI SPESA PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005 IMPORTI DESCRIZIONE DELLA SPESA Parziali Totale Compet. SJ di cui SJ contatti e collaborazioni con le altre sedi 4,0 4,0 In KEuro A cura della Comm.ne Scientifica Nazionale 1 sett.* 1 pers. 2 volte Jyvaskyla per gas filled mode 1 sett.* 1 pers. GSI per rivelatore ingresso 1 sett.* 1 pers. Dubna per collaborazione su rivelatore MCP e fissione 10 gg.* 1 pers. GANIL e Saclay per riv. SeD (ioni molto pesanti) isotopi arricchiti per fasci (76Ge, 70Zn, 82Se, 96Zr, 64Ni) e bersagli (208Pb, 124Sn, 116Cd, 142Ce, Sm, 176Yb,...) cassette DLT consumo vario, minuterie, gas rivelatori, cavi e connettori 3,0 1,5 2,0 2,5 15,0 8,0 10,0 9,0 33,0 Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro ricambi vuoto e misuratori, valvole ricambi elettronica e controlli 10,0 20,0 30,0 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 76,0 0,0 (a cura del responsabile locale)

95 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo PRISMA2 3 Resp. loc.: STEFANINI Alberto ALLEGATO MODELLO EC2 dettagli su alcune voci del preventivo di spesa possono essere trovate sulla relazione consuntiva e programmatica allegata (vedi modulo EC5) Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)

96 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Struttura LNL Codice Esperimento Gruppo PRISMA2 3 Resp. loc.: STEFANINI Alberto ALLEGATO MODELLO EC2 Mod EC./EN. 2a Pagina 2 (a cura del responsabile locale)

97 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo PRISMA2 3 Rapp. Naz.: STEFANINI Alberto 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 manutenzione Materiale inventariabile Costruzione apparati In KEuro TOTALE Compet. A carico di altri Enti LNL NA PD TO:DTZ 4,0 32,5 7,0 3,5 SJ 9,0 4,0 7,0 1,5 SJ 33,0 23,5 24,0 SJ SJ SJ SJ 30,0 4,0 27,0 SJ SJ SJ 76,0 64,0 65,0 5,0 0,0 0,0 0,0 0,0 TOTALI 47,0 21,5 80,5 61,0 210,0 NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)

98 ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEARE Preventivo per l'anno 2005 Codice Esperimento Gruppo PRISMA2 3 Rapp. Naz.: STEFANINI Alberto A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004 The period going from Summer 2003 to Summer 2004 has been the first year of full operation of the spectrometer. Various experiments, in the fields of few and multi nucleon transfer between heavy ions, have been performed. The installation of the array of Clover detectors CLARA was completed, as well as its commissioning. First experiments on nuclear structure, proposed by a large italian and international users community, have been carried out in recent months, using the 36S, 64Ni and 82Se ALPI beams. The analysis of the results is in progress. B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005 In the last part of 2004 and during 2005, our experimental program is based on the full use of the PRISMA and Prisma Clara set ups, both for studies of heavy ion reac tion dynamics near the Coulomb barrier, and for the investigation of nuclear structure of neutron rich nuclei populated by multinucleon transfer and deep inelastic collisions. Many experiments have been proposed by the Italian and international community in this respect. We are confident that the new beams from the positive ion injector PIAVE will be available soon, so to significantly widen the scientific possibilities offered by Prisma, and to fully exploit its experimental capabilities. Anno finanziario C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In keuro Missioni interne 21,0 47,5 35,0 35,0 Missioni estere 17,0 23,5 12,0 12,0 Materiale di consumo 114,0 104,0 70,0 70,0 Trasporti e facchinaggi Spese di calcolo Affitti e manutenzione Materiale inventariabile 88,0 76,0 53,5 53,5 Costruzione apparati 50,0 20,0 20,0 TOTALE 290,0 251,0 190,5 190,5 TOTALE 138,5 64,5 358,0 271,0 90,0 922,0 Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

99 INFN-Commissione III June 2004 PRISMA-2 Reaction dynamics and nuclear structure using the magnetic spectrometer PRISMA (progress report July June 2004, perspectives to December 2005) A.M.Stefanini, B.R.Behera, L.Corradi, E.Fioretto, A.Gadea, A.Latina, I.Pokrovskiy, S.Szilner G.De Angelis, G.Maron, D.R.Napoli Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Legnaro I Legnaro (Padova, Italy) S.Beghini, G.Montagnoli, F.Scarlassara Dipartimento di Fisica, Universita di Padova, and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Sezione di Padova, I-35131, Padova (Italy) A.DeRosa, G.Inglima, M.LaCommara, D.Pierroutsakou M.Romoli, M.Sandoli, M.Trotta Dipartimento di Fisica, Universita di Napoli and INFN, Sez. di Napoli, Napoli (Italy) G.Pollarolo Dipartimento di Fisica, Universita di Torino and INFN, Sez. di Torino, Torino (Italy) 1

100 2

101 I. INTRODUCTION PRISMA is a magnetic spectrometer installed at LNL, designed for the A= , E = 5-10 MeV A heavy-ion beams of the XTU Tandem-ALPI-PIAVE accelerator complex and for the possibile use with the proposed radioactive beam facility SPES. Its main features are a large solid angle 80 msr (±6 0 for θ and ±11 0 for φ), a wide momentum acceptance±10%, mass resolution 1/300 via time-of-flight, energy resolution up to 1/1000 and rotation in a large angular range The period going from Summer 2003 to Summer 2004 has been the first year of full operation of the spectrometer. Various experiments, in the fields of few- and multi-nucleon transfer between heavy ions, have been performed. The installation of the array of Clover γ-detectors CLARA was completed, as well as its commissioning. First experiments on nuclear structure, proposed by a large italian and international users community, have been carried out in recent months, using the 36 S, 64 Ni, 82 Se and 90 Zr ALPI beams. The analysis of the results is in progress. FIG. 1: The spectrometer PRISMA. 3

102 In the last part of 2004 and during 2005, our experimental program is based on the full use of the PRISMA and Prisma-Clara set-ups, both for studies of heavy-ion reaction dynamics near the Coulomb barrier, and for the investigation of nuclear structure of neutron-rich nuclei populated by multinucleon transfer and deep-inelastic collisions. Various experiments have been proposed by many users groups in this respect. We are confident that the new beams from the positive ion injector PIAVE will be available soon, so to significantly widen the scientific possibilities offered by Prisma, and to fully exploit its experimental capabilities. 4

103 II. PRESENT SITUATION OF THE SPECTROMETER A. Focal plane detectors In September 2003 a fault in the operation of the two gate valves separating the IC- MWPPAC from the dipole vacuum chamber caused the breaking of all mylar windows (IC and MWPPAC), and of cathode and anode wire planes of MWPPAC. This accident forced us to shift to early 2004 the experiments already scheduled for October November High-quality and intense work was done by technicians belonging to the electronics laboratory and the workshop of INFN - Sezione di Padova to construct new electrodes and windows. A completely new focal plane detector (FPD) has been eventually reassembled at the beginning of December and installed at the spectrometer before the Christmas holidays. FIG. 2: HV filter for the MWPPAC. Several mechanical and electrical changes on the MWPPAC structure were introduced, so to improve working conditions of the detector and to overcome the spark problems on some sections we found during the first tests. The most important modifications are: - a new and more solid plastic spacer was designed and mounted in between the cathode and X anodic planes to avoid deformations during the detector assembly. Such deformations may have been responsible for efficiency differences between the different sections; 5

104 - SHV feedthroughs, instead of LEMO, are now used on the vacuum vessel containing the detector, to transport the HV to the cathodes; - the ripple filters for the HV have been installed in small metallic boxes (as shown in the Fig. 2) outside the vacuum vessel, rather than on the cathode frame itself. During the recent experiments (Spring 2004) the Focal Plane Detectors have been used in different regions of Z (see Fig. 3) and confirmed their good performance and efficiency. A new cathode for the MWPPAC has been developed (see also the progress report of one year ago) to improve the detector efficiency for fragments with A 40. It consists of ten equal electrodes composed of doubly aluminized (20 µg/cm 2 ) mylar foil (1.5 µm) glued on a G-10 frame (Fig. 4). The dead area between two adjacent cathodes is mm 2 corresponding to a loss of solid angle of about 6% (comparable with the wire cathode). All ten cathodes have been prepared and will be used to assembly a new MWPPAC. An automatic control system for venting, fore- and high-vacuum operations in the different volumes of PRISMA is being developed. The system is based on a Programmable Logic Controller (PLC) and will allow to manage the information coming from standard vacuum instrumentation to make all operations automatic and reliable. The first tests performed by using CF 4 as filling gas for the IC gave good results with a Z resolving power (and an energy resolution) comparable to what obtained by using CH 4. The design of an automatic system for the gas circulation, based on MKS instrumentation (controlled valves, pressure gauges and flow meters), is almost completed and the assembling of the different components is starting. B. The new MCP entrance detector Recently the micro-channel plate (MCP) entrance detector has been equipped with a new readout system to get particle position information with better performance, designed and built in collaboration with the Dubna group [15]. The anode structure for X, Y readout is made of two orthogonal delay lines, wrapped around rounded plastic frames of two different diameters to keep the two lines insulated from one another and both from the inner metallic plate [17]. The delay lines are homemade using Cu-Be wire 70µm diameter. 6

105 FIG. 3: E-E two-dimensional spectra measured for the reactions 36 S P b (up, left), 54 F e Sn (up, right) and 82 Se (555MeV) U (down). 7

106 FIG. 4: The mylar cathode for one section of the MWPPAC. The charge coming out from the MCP is shared between the two delay lines thanks to a suitable DC-voltage adjustment. Each delay line consists of two windings with 1 mm pitch and only one collects the charge. The two windings are connected on one side to low-noise differential amplifiers, while on the other end they are grounded. Position information is obtained from the difference in arrival time of the signal at one end of the delay line with respect to a fast time signal. The fast signal is taken from a capacitor connected to the output face of MCP and sent to a timing amplifier. The output is used both as reference signal for the X, Y position and for the time of flight MCP vs. MWPPAC. This readout system is placed at about 3mm from the output face of the MCP and is fixed to the circuit board where high-voltage divider and amplifiers are mounted. All electronic circuitry is installed in vacuum. The in-beam test was performed using the 56 F e+ 197 Au reaction much below the Coulomb barrier (186 MeV of 56 F e). The spectrometer was set at θ lab =70 o and the Felike ions were analyzed by PRISMA. The intrinsic time resolution of the MCP detector was estimated to be ps. The efficiency for the heavy ions was near to 100%. A mask has been placed on the carbon foil of the detector and the image that we have got 8

107 is shown in Fig. 5 where the PRISMA word appears due to suitable cuts on the mask. The mask holes have 1 or 3 mm diameter and are 5 mm apart from each other. FIG. 5: The image of the mask obtained during the in-beam test. The mask was placed on the carbon foil of the detector. The counts are shown in a log scale. The holes have 3 mm and 1 mm diameter and a distance of 5 mm. C. Detector developments For low-energy and/or very heavy ions the thickness of the two windows (about 420µg/cm 2 in total) of the present MWPPAC introduces very large angular and energy straggling, thus lowering the resolving power of the spectrometer. To overcome this limitation we are planning to replace, when required by the experiment, the MWPPAC detector with secondary electron detectors (Se-D) similar to those developed for the VAMOS spectrometer. A collaboration with the Daresbury and Saclay groups (which first introduced the concept of Se-D detectors) is also starting for the design and the construction of Se-D detectors for the PRISMA spectrometer. These devices are able to provide timing and position resolutions of the order of 150 ps and 1-2 mm (FWHM), respectively. As secondary electron detectors, standard Low Pressure Multi-Wire Proportional Counters or the new multi-leak Microstructure position 9

108 sensitive two-dimensional proportional counters (LM) developed at LNL [2, 3] could be used. A single LM is composed of a thin conductive wire-point or a needle, acting as anode, well centered in a 400 µm diameter hole on a common G10 board for printed circuits, acting as cathode. The position information can be obtained by using a delayline readout. The first tests of this kind of detector have been performed by using C 4 H 10 as filling gas at atmospheric pressure providing good detector stability and gas gains of the order of To characterize the detector at low pressure (of the order of 5-7 hpa) a new prototype has been designed and constructed at LNL. It consists of four pads (see Fig. 6, left) each one composed of needles with different spacings (1, 1.5, 2, 3 mm) to evaluate the position resolution. FIG. 6: Prototype of the new LM detector (left); homemade Fast Amplifier (right). A home-made Fast Amplifier (shown in Fig. 6, right) has been developed to perform the preliminary tests at low pressures with α-particles from a 241 Am source. D. Using PRISMA as a gas-filled separator The bulk of simulations for the use of Prisma in gas-filled mode (gfm) has been completed. Such use will require some important modifications, dictated by the presence of 10

109 gas, and by the fact that the spectrometer will be operated at 0 o, as a separator of fusion recoils from the beam particles. Those modifications will allow to switch between the normal operation of Prisma in vacuum and the gfm within a short time. At present, complex solutions like differential pumping are not foreseen, but a simple window will separate the gas from the beam line vacuum. The window has to withstand the full beam current while at the same time retaining its mechanical properties. Havar (R) and/or nickel foils, of the order of 1mg/cm 2 will be used. Such a window may be thick enough to stop the ERs or it may introduce unacceptable straggling, so it has to be placed before the target and the (small) target chamber will be in gas. The straggling induced on the lighter and more energetic beam particles, on the other hand, can be tolerated. 2s (cm) P (Torr) FIG. 7: Simulated spatial resolution of PRISMA as a gas-filled separator, showing the multiple scattering contribution (blue), the charge exchange contribution (pink) and the sum of the both (red). See text for details. The MCP start detector obvioulsy cannot be used in this configuration, and it would be useless anyway because of the straggling and charge exchange collisions taking place in 11

110 the magnetic field region. Timing information may still be valuable for the discrimination of the ERs from degraded beam particles, but can be obtained by using a pulsed beam. The long drift length at the exit of the magnetic dipole is unacceptable in gfm operation because it introduces a large amount of particle scattering which cannot be compensated by optical elements. It also limits the range of usable pressures inside the magnets, and may thus prevent a proper optimization of the gas pressure for resolution purposes. Therefore, the focal plane detector will be positioned close to the exit flange of the magnetic dipole chamber, which is 60cm downstream of the exit effective field boundary (EFB). FIG. 8: Magnetic rigidities of various ions in gas vs. energy. The detector will be made up of 6 single-sided, position sensitive Si detectors, 5x5 cm 2 in size, divided into sixteen 3mm wide horizontal resistive strips. The detectors have been purchased and completely characterized from the point of view of the I-V and C-V curves. The overall size of the detector array is dictated by the spatial resolution that was obtained in our simulations. The information we can obtain from these detectors are 12

111 the positions X and Y, and the energy. The electronics is represented schematically in Fig. 9 will be used. It consists of up to 100 analogue lines (Preamp. + Amp. + ADC) for energies and position X, 96 digital lines (Discr. + Bit Pattern + ADC) for the position Y and 40 digital lines (CFD + OR) for the recoils trigger. For the laboratory tests with α particles a small data acquisition system (at least 20 parameters) is necessary. Therefore the hardware needed for the use of the KMax software has been purchased, and a development was done for the software necessary for commercial front-ends (Silena, Lecroy, Phillips). The system is working and was also used to test the new MCP detector. FIG. 9: Scheme of the electronics for the array of Si detectors. The group of Naples has developed in recent years a type of low-noise hybrid charge 13

112 preamplifiers with SMD technology, and with a sensitivity of 4mV/MeV (Si). Some modules are available, but it will be necessary to produce many more to cover all detector channels. In addition, Naples has designed and constructed 16-channels amplifiers (NIM standard), which give both a linear output for energy and/or position, and a timing output for building trigger or position information. The first prototypes have been successfully tested at LNL recently, showing very good performance. A version of the amplifier including a CFD, an OR and a multiplicity output is under development. All modules necessary for the Si-array detector will be ready within half of The main contributions to the fwhm of a separator in gfm are multiple scattering and charge exchange cross sections. While the former increases rapidly with incresing pressure, the latter reduces as pressure is increased, due to charge-exchange statistics: the smaller the mean free path of the particle between charge-exchange collisions, the closer the particle trajectories will be to the middle one. This concept is illustrated in Fig. 7. The case presented is 180 Hg at 1MeV/u drifting in Helium, for an ideal case (monoenergetic, narrow beam starting at 20cm from the EFB of the quadrupole). A problem with Prisma in gfm stems from the large rigidity of slow, heavy ions in gas. The maximum magnetic rigidity of Prisma, 1.2 Tm, is due to the maximum field of 1T and the bending radius of 1.2 m. This value was chosen at the designing stage in order to match the maximum rigidity expected from the Tandem-Alpi beams, assuming an average charge state due to passage of the ions in solid matter. Yet, the equilibrium charge state of a massive and slow ion can be much lower in a gas. The situation is summarized in Fig. 8, plotting the magnetic rigidity of a few ions in gas as a function of the energy. All curves are U-shaped increasing both at low and high energy. A maximum rigidity of 1.2Tm is too small for heavy ions, and corresponds to a maximum ER mass of about 150. Heavier masses, up to A=180 can be accepted in principle, provided their energy falls into a narrowing energy interval. Other gfm separators can accept higher rigidities thanks to a larger bending radius but also to a higher magnetic field (possible for a smaller dipole gap). They are dedicated gfm separators, unlike Prisma. But Prisma can exploit its large acceptance by choosing a non-central trajectory with an increased radius of curvature. We settled on a maximum rigidity of 1.6 Tm correspond- 14

113 FIG. 10: Magnetic rigidities of projectile (dashed lines) and ERs (full lines) in gas for different projectiles. ing to a trajectory that reaches the exit flange of the magnetic dipole about 30cm off the optical axis. Since the flange is 100cm wide, that leaves room for the detecor set-up. That is sufficient in practice for all but the heaviest and slowest ions. A different aspect of the problem is summarized in Fig. 10. In this case, the magnetic rigidities of projectile and ERs (in gas) are plotted versus the target atomic number. In every case, the beam energy is chosen to be exactly at the Bass barrier and, for the sake of this presentation, no energy loss is considered. There are two important conclusions to be made. 1) The ERs can be analyzed by Prisma in gfm for virtually all targets provided the projectile mass is heavier than about A=60. For lighter projectiles (not reported in the plot), limitations apply to the mass of the ERs. 2) Good separation of the ERs from the beam is only possible if the reaction is sufficiently asymmetric. At present, the detectors and part of the needed electronics have been purchased. The detector array will be set-up in the next months. A fast valve, and a fast Faraday cup are being considered in order to control: 1) the danger of window breaking during gfm 15

114 measurement, and 2) the possibility of a beam sweep through the detector in case of magnet malfunctioning. That is due to the fact that the rigidity of ERs is always larger, in practice, than that of the beam, as is also apparent in Fig. 10. We are confident that we will be able to perform the test with beam within the end of 2004, as written in one of the milestones. In this test, scattered beam and target recoil particles will be analyzed with Prisma at different pressures, using nitrogen and helium gases. The test will produce significant results on the performance of the gas separator, that can be extrapolated to the fusion case without the complication of measuring at 0 o. Real measurements can be expected in 2005, after additional tests are performed. Indeed, additional tests with a fusion reaction at 0 o. will be necessary not only to check the set-up in working conditions, but also to test the quality of beam rejection. That all important parameter cannot be obtained reliably from simulations alone. Positive indications from the tests will allow us to perform interesting measurements of small fusion-evaporation cross sections (in heavy systems), and various tagging techniques for nuclear structure studies will be possible. 16

115 III. STATUS OF THE CLARA CLOVER ARRAY COUPLED TO PRISMA A. Introduction CLARA is an array of Euroball Clover germanium detectors [4, 5] designed to work at the target position of the magnetic spectrometer PRISMA [6, 8]. A description of the CLARA design and of the MonteCarlo simulation of the array performances can be found in Refs. [9 11]. The combined set-up aims at studying nuclear structure using binary reactions, in particular of moderately neutron-rich nuclei, populated in reactions such as multinucleon transfer and deep inelastic collisions. During the second half of 2003 the array has been completed and commissioned using the Tandem beams. The experimental activity has been started in the first half of A view of the final set-up can be seen in Figs. 11,12. B. Installation The configuration of the array, the design of the frame and the definition of most setup components, were completed during The end of 2002 and the year 2003 were devoted to the construction, installation and commissioning. The frame and collimator, designed by the Physics Department of the University of Manchester, with the support of the Daresbury Laboratory, was built (except few parts), in the first semester of 2003, by the LNL workshop and collaborating companies, and they were installed between June and October. Cabling of the system and mounting anti-compton shields, VXI electronics and power supplies were performed with the collaboration of INFN-Sezione di Padova, Firenze and Perugia, together with the LNL collaborators. The installation of the necessary infrastructures was done by the LNL users and technical support groups. The Auto-Fill control hardware and software, based on PLC industrial technology and built by the engineers of the IReS (Strasbourg) nuclear physics group, was ready at the beginning of October, and was tested and commissioned during the last months of The cryogenic distribution lines were designed and installed by the LNL Ge detector 17

116 FIG. 11: View of the CLARA-PRISMA setup. laboratory personnel with the support from INFN-Padova. The present reaction chamber was designed and built by the LNL drawing office and workshop, before the end of October This chamber can be used in a broad angular range since it is a combination of multi-entrance (every 16 o ) plus a compact small range sliding seal (±8 o ) (see Fig. 13). A second reaction chamber, designed to be more flexible than the present one is being built by CINEL Srl and will be ready for the first semester The Prisma beam line was renewed with a support structure, designed and constructed at LNL, capable of keeping the alignment when the sliding seal chamber rotates under vacuum. 18

117 FIG. 12: View of the CLARA array placed at the target position of the magnetic spectrometer PRISMA. 19

118 FIG. 13: The target area at the Prisma-Clara set-up. C. Commissioning of the array Following the installation, in November 2003 we started the commissioning phase of CLARA, first in standalone with radioactive sources and later with in-beam coincidences with some elements of the PRISMA spectrometer. The main purposes of the commissioning were to check, in experimental conditions, the operation of CLARA and to define the global trigger of the system. The commissioning experiments were, since the beginning, very successful. In figure 14 we show the very first in-beam γ-spectra taken in coincidence between CLARA and PRISMA, i.e. the Coulomb excitation of 54 Cr on a 300 µg/cm Pb target. 20

119 FIG. 14: TAC spectrum (up) between CLARA and the PRISMA start detector and the CLARA γ-spectra (down) in coincidence with PRISMA, without and with Doppler correction. D. Data acquisition (M. Bellato 2, L.Berti 1, M. Biasotto 1, M. Gulmini 1, A. Latina 1, G. Maron 1, V. Pucknell 3, N. Toniolo 1, L. Zangrando 1 ) 1 INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 2 Dipartimento di Fisica and INFN, Padova, 3 CCLRC, Daresbury Laboratory, UK The Data Acquisition System for the combined Prisma-Clara set-up has to collect the data generated at high event rates. The corresponding raw data rate depends on the particular experiment and rates up to 4 MB/sec with 200 electronic channels have to be handled by the system. To combine the two sub-systems and to accomplish the requirements, a DAQ design was developed on the base of event synchronization with a time stamp technique [13]. The acquisition system has been developed in collaboration between the LNL and Daresbury data acquisition groups using as a base the Euroball distributed system [12, 13]. The VXI electronics setup and control, and most of the starting procedures for the front end electronics are done through the MIDAS [14] software. The user graphic interface (OCP) for the distributed acquisition system has been programmed at LNL and allows an easy interaction of the users with the system. The data merging procedure is based on the synchronization VME card TITRIS de- 21

120 veloped at GSI Darmstadt. The necessary software has been programmed by the LNL data acquisition group, and is fully compatible with the present LNL Linux version of the NEO++ software. Since our setup does not include VXI Euroball trigger cards, it has been necessary to design and build a trigger interface for the VXI electronics. The module, developed at INFN-Padova, includes all inputs and outputs of the trigger, validation and inhibit signals. Work on the HV power supply control system is still in progress at LNL. The shutdown hardware is already working for protection, in connection with the cryogenic control system. The Prisma-Clara Data Acquisition System structure is shown in Fig. 15. The main components are the Readout Unit (RU), the Builder Unit (BU) and the Filter Unit (FU). The purpose of the Readout Unit is to read events from the front-end electronic, buffer them locally and serve them to the Builder Unit. FIG. 15: The Prisma-Clara Data Acquisition System. The data flow coming from the two RUs are sent to the Builder-Unit via the switched network using a PUSH technique (data are sent asynchronously to the Builder processor). 22

121 The Builder-Unit plays two crucial tasks in the Data Acquisition System: it provides the merge function and acts as events distributor for the processors of the analysis farm (Filter Units). All event fragments from the input streams are checked (valid time stamp, basic consistency checks, etc.), merged according to their time stamp value into physics events thus reformatted into a single output stream. Each Filter-Unit of the back end system can establish on the fly a connection to the Builder receiving complete events, compute them according to the user needs, produce histograms and store the filtered events on tapes or disks. At the present the DAQ is running with Prisma-RU implemented under the real time operating system vxworks, while the Clara-RU is running under LynxOS. Builder Unit, Filter Units and computing services (Histogram Server, Tape/Disk Server) are based on the Linux operating system and run on commodity dual processors PCs connected to the network through a Gbit Ethernet link. The full data acquisition system was successfully tested during the commissioning of the apparatus and has been used in the recent experiments of Spring E. Summary of experimental activity Since the beginning of the experimental activity on March 2004, we have installed in CLARA 22 Clover detectors over a total 25 detectors. The efficiency of Clara with 22 detectors is close to 2.6% and the measured Peak-to-Total ratio is 44%. Many days of beam time were approved in the PAC meeting of February 2004 for experiment proposals using the Prisma-Clara set-up. Until June 2004, four experiments have been successfully performed. The data analysis of these experiments is underway and for some cases we have preliminary results. One more experiment is scheduled for July 2004; three further approved experiments could not be performed in recent months due to accelerator failures, and will be recovered during the semester September March The first experiment we performed was proposed by F. Azaiez (IN2P3-Orsay) and X.Liang (University of Manchester), was to study the evolution of the shell closure at N=20 from 35 P to 32 Mg, by populating excited states in nuclei of this region by using the multinucleon transfer reaction 36 S P b at 10% above the Coulomb barrier. 23

122 The second experiment, by S.M.Lenzi (INFN-Padova) and S.Freeman (University of Manchester), aims at studying the nuclear structure in the deformed neutron-rich nuclei with A 60 region 61 Mn, 60 Cr, etc... The multinucleon transfer reaction used was 64 Ni (400 MeV) U. The goal of the thirth experiment proposed by G. de Angelis (INFN-LNL) and G.Duchêne (IReS-Strasbourg) was to study neutron-rich N=50 and N=51 nuclei. Multinucleon transfer reactions in the system 82 Se (555MeV) U were used, with a Se beam intensity above 6 pna. The analysis of this experiment is in a rather advanced status and in Fig. 16 all spectra obtained for the n-rich As isotopes populated in the reaction, can be seen. The last experiment performed before June 2004 was proposed by L.Corradi (INFN- LNL) and is devoted to the study of paring vibrational states around 90 Zr. The reaction used was 90 Zr P b at 10% above the Coulomb barrier. This experiment is described in more detail elsewhere in this report. F. Evaluation of the results and perspectives After the preliminary results of some of the cited experiments we have the following conclusions: - The CLARA-PRISMA setup, used with multi-nucleon transfer reactions or deep inelastic collisions, is a powerful tool to get a complete spectroscopic view of a region of the chart of nuclides, especially of moderately neutron-rich areas. - Due to the low production cross sections for n-rich nuclei very far from stability, the γ γ-product coincidences for such nuclei are rare in the data sets and therefore, once the characteristic γ-transitions have been identified and assigned to a particular nuclide, it would be of great importance to have Doppler-corrected pure γ γ coincidences with larger efficiency, so to be able to build reliable level schemes. Consequently, in order to avoid the necessity of performing two experiments in sequence, one with the CLARA-PRISMA setup and another one with a (different) setup 24

123 FIG. 16: Preliminary results on neutron rich As isotopes, populated in the 82 Se (515MeV) U multinucleon transfer reaction. The Z and mass have been identified with PRISMA and the γ-transitions measured with CLARA. The structure of many of this nuclei is only known from β decay data. for γ γ coincidences with larger efficiency, the GAMMA collaboration applies for financial support in 2005 to build a position sensitive array of micro-channel plate detectors based on the CORSET (Dubna) technology. Such array will be installed inside the CLARA- PRISMA reaction chamber and is described in detail in the funding proposals of the experiment GAMMA for next year. We believe that the MCP detector array may be very interesting also for the use in experiments on heavy-ion reaction dynamics. A typical use would be to perform a kinematic coincidence between one fragment detected by the MCP 25

124 array and the other analyzed by Prisma, in binary reactions near the Coulomb barrier. Therefore the Prisma collaboration strongly supports the funding of this project proposed by the GAMMA experiment. IV. OFF-LINE DATA ANALYSIS In order to manage the PRISMA Data Analysis, a software package has been created. This package includes tools for detectors calibration, data sorting and data analysis. A. prismacalibration PRISMA provides several measurements to identify the products of a reaction: the ion entrance angular position, the position after the magnets, the time of flight and the E/E energy loss to energy ratio from the ionisation chambers. During the on-line acquisition, the data are stored, on tape and/or on disk, in a raw shape (i.e. as they come from the data acquisition system). Thus, before starting the physical data analysis, the raw data must be calibrated, made linear and merged in order to obtain the physical information related to any event. To perform these operations, as quickly and easily as possible, a graphical program has been created (see Fig. 17). FIG. 17: prismacalibration easily calibrates the raw signals. Here one is calibrating the position of focal plane detectors. 26

125 B. prismaanalysis The analysis of a data file is a complex process, made by several steps that must be executed in a precise order. Taking inspiration from the behaviour of the common softwares installation programs (usually known as wizards), which take care of collecting all the necessary information about a system before to install a package on it, a wizard for the PRISMA analysis has been created. This program leads the user through the analysis process asking for his cooperation only when automatic decisions cannot be taken. FIG. 18: Setting up the reaction parameters. In the following figures, the main steps are shown. Fig. 18 shows the first panel proposed to the user by the wizard. In this window the user must provide the main parameters of the reaction, such as the angle of PRISMA, the magnetic field intensity, the energy of the beam, the thickness of the target and the identity of the reacting particles. This information instructs the wizard about the key quantities important for the reaction, and will be used during the next steps of the analysis. After this step, the wizard asks the user to partition the entrance solid angle by putting slices in the entrance θ angle. Using this information, the wizard creates a stack of X- TOF matrices, one for each slice defined by the user. Any X-TOF matrix, as it is known, represents a mass/charge (A/q) spectrum. For all the matrices, the user is now required 27

126 FIG. 19: X-TOF matrix for a particular selection in the entrance angle. to highlight the main A/q lines, in order to instruct the wizard about how to linearize them (see Fig. 19). The wizard is now able to compute the A/q ratio for any entrance angle, focal plane position and time of flight, event by event, interpolating between the different slices. FIG. 20: Defining the Z-lines. The Z identification is the next step. A window showing the ten E/E matrices for all the sections of the ionization chambers is presented. The user is now required to highlight al least two Z-lines (one of them could be for example the line of beam-like particles) for 28

127 each one of them. The highlighting is made defining a polygonal line with the mouse (see Fig. 20). For each section it is also possible to exclude the regions where the Z-lines are overlapping, or where the Z identification could be difficult or ambiguous. According to the indications of the user, the wizard linearizes the Z lines, and creates the Z coordinate. In Fig. 21(up) the resulting A/q vs. Z matrix is shown, for one of the recent experiments. FIG. 21: Two-dimensional spectra A/q vs. Z for 64 Ni U (up), and x vs. energy for 82 Se U (down). The ambiguity in the ion charge state q is solved at best by using the independent information coming from the energy E of the ionization chambers. As a matter of fact, in a representation E vs. x (the position along the focal plane), for each selected Z, the 29

128 various charge states are clearly separated, as shown in the example of Fig. 21 (down). Then for each identified q, distributions of Z, A and energy (from x) can be constructed, and subsequently summed up over q, if needed. It is obvious that from x or TOF one can derive the Q-value of the (supposed binary) reaction. Further developments are in progress on all this data analysis sofware. V. RECENT EXPERIMENTS AND PROPOSALS FOR THE NEAR FUTURE A. Production of neutron-rich nuclei by different reactions The experiments performed with the Prisma-Clara combined set-up (see above) are being analyzed also in view of the interesting information they can offer for the production of neutron-rich nuclei in the A=60=80 mass region, and for the dynamics of multi-nucleon transfer reactions near the Coulomb barrier. In particular, the analysis of the two systems 64 Ni (400 MeV) U and 82 Se (555MeV) U, where very nice Tandem-ALPI beams have been used, in in progress. We show in Fig. 22 two examples of mass distributions of germanium and zinc isotopes, for one selected ion charge state, obtained in the experiment with the 82 Se beam. The quality of the mass spectra is very good, with a resolution A/A 1/250 fwhm. No coincident γ-ray is required in these cases. We see clearly Ge isotopes as heavy as 86 Ge (and possibly 87 Ge, only a few events), i.e. ten-eleven neutrons more than the heaviest stable germanium isotope 76 Ge. Please notice that this preliminary picture (and the following one for zinc) shows only 1/30 of the total statistics accumulated in the 4-days experiment. The mass distribution for zinc shows (the scale is linear in this case) the population of 78 Zn, and possibly 79 Zn which are 8-9 mass units heavier than the stable 70 Zn. Here, multiple neutron evaporation following the 4-proton stripping reaction brings to final detected ions more near to the stability line than in the case of germanium (produced by only 2-proton stripping from the 82 Se beam). 30

129 FIG. 22: Mass distributions for Ge and Zn isotopes obtained from the multinucleon transfer reaction 82 Se U. These results should be considered as preliminary. 31

130 B. Pair transfer effects in 90 Zr+ 208 Pb In April 2004 a 90 Zr beam at E lab =560 MeV was accelerated by the Tandem-ALPI complex to study multinucleon transfer reactions in 90 Zr+ 208 Pb with the PRISMA spectrometer [18]. The differential cross section and total kinetic energy loss distributions have been measured at θ lab = 54 0, close to the grazing angle. The spectrum in Fig. 23 shows one of the obtained spectra. One observes events corresponding to the pick-up as well as to the stripping of neutrons. In the E-E spectra nuclear charges have been nicely identified up to the stripping of 6-8 protons. FIG. 23: (left) Time-of-flight (ToF) vs. position (X) along the Prisma focal plane for Zr-like events detected in the 90 Zr+ 208 Pb reaction at E lab =560 MeV and at θ lab =54 0. The different bands correspond to the different A/q (nuclear mass over atomic charge state) of ions produced in the reaction. A is roughly proportional to the product of ToF and X for each q. (right) Linearized mass spectrum obtained with a gate on the most probable q and on the nuclear charge Z=40. The figures correspond to about 1% of the whole statistics. The data analysis is in progress, and comparing the results with the predictions of coupled-channel calculations will provide important inputs to understand the different behaviour of neutron pick-up and proton stripping channels observed in other systems [19]. One of the main aims of the experiment was also to look at the population of Zr isotopes in specific Q-value ranges close to the expected region where pair vibrational modes may 32

131 be excited [20]. More in general, the Zr isotopes span a range from spherical to highly deformed shapes and it would be therefore interesting to investigate into detail the change of the population strength and decay pattern properties of specific levels populated via multinucleon transfer. Interesting studies can be performed in the same reaction also for Sr-like nuclei produced via two-proton stripping channels. C. Large-angle scattering of 48 Ca U from below to slightly above the Coulomb barrier This planned experiment deals with the measurement of the excitation function for elastic and quasi-elastic scattering at a fixed backward angle for the system 48 Ca U in an energy range from 10% below to 10% above the Coulomb barrier. This will be done by detecting the Ca-like ions at θ lab 125 (θ cm 140 ) using the magnetic spectrometer PRISMA. By properly differentiating the excitation function with respect to the energy, the barrier distribution for capture will be extracted. The system 48 Ca U has been recently used in Dubna for the production of 286 x 112 superheavy nuclei. The capture barrier distribution is likely to be strongly influenced by the prolate deformed structure of 238 U, and it would be very interesting for investigating the dynamics of capture in such a heavy system, where the usual methods (fusion-evaporation excitation function and its second energy derivative) cannot be applied. Important information for the creation of superheavies may be drawn from this proposed measurement. D. Decay properties of pairing-vibrational states populated in the 208 Pb( 40 Ca, 42 Ca) 206 Pb reaction The measurement of the two-neutron pick-up reaction in 40 Ca Pb at E lab = 236 MeV will be performed using the Prisma-Clara set-up. Recent results obtained with Pisolo time-of-flight spectrometer show that the inclusive two-neutron pick-up channel populates a narrow region of excitation energies corresponding to the predicted location of the pairing-vibrational states in 42 Ca. The decay properties of those states will be 33

132 measured in detail. VI. EXPERIMENTS USING THE ELECTROSTATIC BEAM DEFLECTOR A. The fusion hindrance mechanism A research program is in progress at LNL with the aim of investigating which are the main relevant parameters (mass asymmetry, nuclear deformation, shell effects...) playing a role in the fusion hindrance process and in the onset of quasi-fission reactions. Understanding such dynamic processes is interesting in itself and in connection with the possibility of establishing the most favourable reactions for producing superheavy elements. Previous measurements have been completed and new experiments have been and are being performed, using the electrostatic deflector MAIALE coupled to the double-arm TOF spectrometer CORSET for the simultaneous detection of evaporation residues (ER) and fission fragments (FF). The measurement of ER and FF for the 48 Ca Sm reaction, previously performed up to E exc 75 MeV [21], has been extended to higher energies in order to draw firm conclusions on the fusion hindrance effect. Similar reduced cross sections are predicted by statistical model calculations for 16 O+ 186 W and 48 Ca+ 154 Sm (leading to the same compound nucleus 202 Pb ) for energies higher than E exc 80 MeV, while the recent data show evidence of a large fusion hindrance up to 95 MeV (see Fig. 24 (left)). At even higher energies, competing effects might play a role and make conclusions less reliable. Such effects can be ruled out if one compares directly the xn-evaporation channels. With this purpose, new measurements have been performed on the systems 34 S Yb and 16 O Pt and future experiments are planned for 50 Ti Gd. These three systems lead to 210 Rn which is an α-emitting nucleus. Evaporation residues have been identified both by the E-TOF technique (inclusive measurement) and by the energies of the α-particles emitted, which allow to disentangle the contributions of neutron and charged particle evaporation channels. The inclusive ER measurements show evidence that fusion for 34 S Yb is hindered by 30% above the critical energy (E exc =70 34

133 FIG. 24: Experimental reduced ER cross sections vs. CN excitation energy for 16 O+ 186 W and 48 Ca+ 154 Sm (left) and for 16 O+ 194 Pt and 34 S+ 176 Yb (right). MeV) compared to 16 O Pt (see Fig. 24 (right)). The data analysis based on emitted α-particles is in progress. B. The effect of transfer channels and of octupole vibrations in the sub-barrier fusion of 40 Ca+ 94 Zr A complete study of near-barrier excitation function and barrier distributions has been performed for the system 40 Ca+ 94 Zr system using 40 Ca beams of current 2-3 pna produced from the XTU Tandem accelerator of LNL. 50 µg/cm 2 94 Zr oxide targets were placed in the scattering chamber, and the evaporation residues were separated from the beam-like particles by the LNL electrostatic beam deflector E-TOF telescope set-up. Beam energies were in the the range MeV. The ER cross sections were measured in 0.5 MeV steps with good statistical accuracy so to be able to extract the barrier distributions from the second derivative of the excitation function. There is a long standing controversy on the contribution of the transfer and (transfer+ collective excitations) in the enhancement of the fusion cross section at energies below the barrier. The aim of this experiment is to disentangle the different ingredients (i.e 35

134 FIG. 25: Reduced fusion excitation functions for 40,48 Ca+ 90,96 Zr. The present experimental data will be compared with the above systematics. transfer or strength of octupole vibration) in the fusion enhancement process. Recently from a semi-classical calculation [22] for 40 Ca+ 90,96 Zr it was concluded that, the broad barrier distribution for 40 Ca+ 96 Zr system [23] is mainly due to the strength of octupole vibration in 96 Zr, rather than to the positive Q-values for neutron pick-up channels. The system 40 Ca+ 94 Zr has strong positive Q-values for neutron pick-up channels similar to 40 Ca+ 96 Zr, but the strength of octupole vibration of 94 Zr is much less compared to 96 Zr. The present data will be compared with the existing data for 40,48 Ca+ 90,96 Zr (see Fig. 25). The data analysis is in progress and the results will be compared to the predictions of coupled-channel calculations performed both by the code CCFULL and by the semiclassical model Grazing. 36

135 C. Excitation functions for Fr produced in the 18 O Au fusion reaction Reactions leading to Fr nuclei represent excellent cases for fusion studies in the preactinide region. There, the correlation of fusion suppression with the entrance- channel mass-asymmetry and CN fissility seems to be quite visible. At the same time, a detailed understanding of a transition from usual (non-suppressed) fusion to the suppressed one occurring at the Businaro-Gallone (BG) point is desirable. Fr muclei are also presently considered as key ones for electroweak interaction studies, being their atoms the heaviest alkalines which can be produced. Fusion-evaporation reactions are very suitable ones for the production of Fr, whose characteristics (life- times, branching ratios, atomic level schemes) make them optimum candidates for precision experiments with traps. These isotopes can be produced via 197 Au( 18 O, xn) 215 x Fr reactions in the MeV energy range. Precise knowledge of absolute cross sections are important to set experimental parameters for the Fr production, so to get its maximum yield. A measurement has been performed with the 18 O Au reaction to derive ER cross sections for specific Fr isotopes in an energy range from slightly below to about 40% above the Coulomb barrier. The results are being published [24]. D. The influence of shell effects and target deformation in the quasi-fission process The competition between compound nucleus fission and quasi-fission is probably determined by the properties of di-nuclear configuration at contact, where entrance-channel effects are expected to play the major role in the reaction dynamics [25]. In recent years great efforts were concentrated on the investigation of influence of entrance channel properties on heavy-ion reaction dynamics. The experiments show that the complete-fusion cross section of two very massive nuclei is strongly reduced at incident energies around the expected fusion barrier, due to the quasi-fission effect. This is clearly manifested in the comparison of evaporation residue cross sections for reaction leading to the same compound nucleus, but having a different mass-asymmetry in the entrance channel [26]. 37

136 Quasi-fission was observed in fairly asymmetric combinations with the 19 F and 30 Si projectiles leading to the 216 Ra* compound nucleus [27]. Similarly, fusion suppression and the presence of quasi-fission were observed in the systems 48 Ca + 168,170 Er 216,220 Ra* [28]. FIG. 26: Two-dimensional TKE-Mass matrix, mass yield, average TKE and TKE variance σ 2 T KE as a function of fragment mass for the 48 Ca + 144,154 Sm reactions at the excitation energy E* 49MeV. It was found that target deformation may play an important role in the quasi-fission process [29]. In order to study the influence of the entrance channel and of deformations of the colliding nuclei on the competition between the fusion-fission and quasi-fission processes the reactions 40 Ca Sm and 48 Ca + 144,154 Sm were chosen. Mass-energy distributions of fission fragments (FF), fission and evaporation residues cross sections have been measured in the 40 Ca Sm and 48 Ca + 144,154 Sm reactions from well below to well above the Coulomb barrier, using the 40 Ca and 48 Ca beams of XTU-Tandem accelerator of LNL. Fission fragments were detected by the two-arm timeof-flight spectrometer CORSET [30] installed inside the scattering chamber. Fig. 26 shows an example of the results. Fusion suppression and the presence of quasifission at energy near and below the Coulomb barrier is observed for the deformed target 154 Sm. In the case of the spherical 144 Sm target no quasi-fission is found at the same 38