Laboratori Nazionali del Sud

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Acceleratori

Fribs@lns

Il FRAGMENT SEPARATOR

L’apparato FRIBs@LNS (con l’acronimo inglese in Flight Radioactive Ion Beams at LNS) posto ai Laboratori nazionali del Sud di Catania, produce ioni radioattivi (RIBs) a energia intermedia (20-50 MeV/A) utilizzando il metodo della frammentazione in volo. Fasci esotici dal 6He al 68Ni sono stati prodotti sin dal 2001 con il lavoro pioneristico di G.Raciti [1], utilizzando le reazioni di frammentazione di vari nuclei stabili accelerati dal Ciclotrone superconduttore dei LNS. Una delle caratteristiche fondamentali del fragment separator dei LNS è che è basato sull’utilizzo dei magneti della linea di trasporto dei fasci, quindi i fasci prodotti possono essere inviati in principio in qualsiasi apparato dei Laboratori. Il file di configurazione per il programma di simulazione LISE è disponibile qui.

SISTEMA DI IDENTIFICAZIONE

Il fascio di frammentazione è un fascio cosiddetto cocktail e per poterlo utilizzare in esperimenti reali è necessario procedere alla caratterizzazione dei componenti del fascio evento per evento [1]. Un sistema di identificazione avanzato è utilizzato nella linea CHIMERA [2]. E’ composto da un rivelatore MCP di larga superficie per produrre il segnale di start della misura del tempo di volo (TOF), un rivelatore a silicio di tipo DSSSD sottile che produce l’informazione sulla perdita di energia del fascio, la sua posizione, e lo stop della misura del TOF. SI utilizza infine anche un rivelatore PPAC sensibile alla posizione per dare la seconda misura di posizione necessaria per la determinazione della traiettoria del fascio incidente. Foto ed esempi di matrici di identificazione sono mostrati qui.

Principali risultati

Una lista delle più importanti pubblicazioni prodotte in esperimenti eseguiti con il fragment separator dei LNS è disponibile qui. Il primo risultato importante ha riguardato lo studio del decadimento per 2 protoni del livello eccitato del 18Ne a 6.18 MeV [3]. Dopo questo esperimento pilota eseguito nell’apparato HODO posizionato nella linea 20° dei LNS, molti test ed esperimenti completi sono stati effettuati principalmente nella linea CHIMERA. Ad esempio distribuzioni angolari di reazioni di trasferimento di un neutrone sono state misurate con il metodo delle coincidenze cinematiche [4]. Ono dei risultati più recenti ed interessanti pubblicati riguarda lo studio di livelli alfa-cluster del 10Be ed in particolare la scoperta di un livello a 13.1 MeV che è stato suggerito essere il livello con spin e parità 6+ della banda rotazionale costruita sul livello 0+ a 6.137 MeV [5]. L’ultimo esperimento effettuato nel 2015 ha riguardato la ricerca dell’eccitazione della risonanza PYGMY nel nucleo di 68Ni popolata con una eccitazione isoscalare.

PROSPETTIVE

Il progetto di aumento dell’intensità del Ciclotrone superconduttore apre nuove eccellenti prospettive all’utilizzo dei fasci di frammentazione ai LNS. La disponibilità di fasci sino a 10 kW permetterà di produrre fasci di frammentazione almeno 100 volte più intensi degli attuali permettendo di utilizzare fasci molto più esotici e lontani dalla valle di stabilità. Ovviamente sarà necessario un importante sviluppo del sistema di produzione separazione ed identificazione per potere utilizzare queste altissime intensità di fasci primari. Il progetto di un nuovo fragment separator è in corso di completamento. Problemi di radioprotezione suggeriscono di spostare il nuovo fragment separator in un'altra locazione. L’idea di fondo rimane comunque quella di potere utilizzare i fasci prodotti sul numero maggiore possibile di apparati sperimentali in modo da allargare le opportunità di utilizzo.

The list of produced beams

 

primary beam

beam

intensity (kHz/100W)

18O 55MeV/A

16C

120

setting 11Be

17C

12

 

13B

80

 

11Be

20

 

10Be

60

 

8Li

20

18O 55MeV/A

14B

3

setting 12Be

12Be

5

 

9Li

6

 

6He

12

13C 55 MeV

11be

50

setting 11Be

12B

100

36Ar 42 MeV

37K

100

setting 34Ar

35Ar

70

 

36Ar

100

 

37Ar

25

 

33Cl

10

 

34Cl

50

 

35Cl

50

20Ne 35 MeV

18Ne

50

setting ne18

17F

20

 

21Na

100

70Zn 42MeV

 

 

setting 68Ni

68Ni

20

 

 Foto ed esempi di grafici a dispersione di identificazione sono disponibili qui

 

REFERENCES

 

 [1] G. Raciti, E. Rapisarda , M. De Napoli , F. Amorini , L. Calabretta , G. Cardella ,G. Cosentino , C. Sfienti , V. Shchepunov.  Intermediate energies tagged RIBs NIM B 266 (2008) 4632

[2] I.Lombardo, F.Amorini, G.Cardella, S.Cavallaro, E.De Filippo, E.Geraci, L.Grassi, E.La Guidara, G.Lanzalone, A.Pagano, M.Papa, S.Pirrone, G.Politi, F.Porto, F.Rizzo, P.Russotto, G.Verde, M.Vigilante . Use of Large Surface MicroChannel Plates for the Tagging of Intermediate Energy Exotic Beams NIMB (Proc. Suppl.) 215 (2011) 272

[3] G.Raciti, G.Cardella, M.De Napoli, E. Rapisarda, F.Amorini, C.Sfienti. He-2 decay from the 18Ne 6.15 MeV (1-) excited state.  Phys. Rev. Lett. 100, 192503(2008)

 [4] L. Acosta , F. Amorini, L. Auditore, I. Berceanu, G. Cardella, M.B. Chatterjiee, E. De Filippo, L. Francalanza, R. Gianì, L. Grassi, A. Grzeszczuk , E. La Guidara, G. Lanzalone, I. Lombardo, D. Loria, T. Minniti, E.V. Pagano, M. Papa, S. Pirrone, G. Politi, A. Pop, F. Porto, F. Rizzo, E. Rosato, P. Russotto , S. Santoro, A. Trifirò, M. Trimarchi, G. Verde, M. Vigilante. Kinematical coincidence method in transfer reactions. NIMA A 715 (2013) 56

[5] D. Dell’Aquila, I. Lombardo, L. Acosta, R. Andolina, L. Auditore, G. Cardella, M. B. Chatterjiee, E. De Filippo, L. Francalanza, B. Gnoffo, G. Lanzalone, A. Pagano, E. V. Pagano, M. Papa, S. Pirrone, G. Politi, F. Porto, L. Quattrocchi, F. Rizzo, E. Rosato, P. Russotto, A. Trifirò, M. Trimarchi, G. Verde, and M. Vigilante. New experimental investigation of the structure of 10Be and 16C by means of intermediate-energy sequential breakup. PHYS.REV C 93, 024611 (2016).

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