Il progetto NUMEN propone l’utilizzo di opportune reazioni nucleari di doppio scambio di carica, realizzate in laboratorio, per la determinazione delle probabilità di transizione nucleare che caratterizzano il processo di doppio decadimento beta senza neutrini. L’aspetto cruciale è la coincidenza fra gli stati quantistici iniziali e finali dei nuclei coinvolti nelle reazioni di doppio scambio di carica e nel doppio decadimento beta. Tale analogia è inoltre rafforzata dalla sostanziale somiglianza matematica degli operatori di transizione coinvolti nelle due classi di processi, che presentano in entrambi i casi una sovrapposizione di componenti di Fermi, Gamow-Teller e tensori con un rilevante contenuto di impulso. Primi pionieristici risultati sperimentali ottenuti ai laboratori INFN-LNS per la reazione ⁴⁰Ca(¹⁸O,¹⁸Ne)⁴⁰Ar a 270 MeV danno indicazioni incoraggianti sulla capacità della tecnica proposta di accedere a rilevanti informazioni quantitative sulle probabilità di transizione nucleare.

Un aspetto chiave del progetto è l’uso del Ciclotrone Superconduttore (CS) K800 per l’accelerazione dei fasci di ioni pesanti con le stringenti specifiche di alta risoluzione e bassa emittanza e dello spettrometro magnetico a grande accettanza MAGNEX per la rivelazione dei prodotti di reazione. L’uso di tecniche di ottica non lineare base su algoritmi ad alto ordine di ricostruzione delle traiettorie, sviluppate per lo spettrometro, garantisce alte risoluzioni in massa, angolo ed energia ed un’alta sensibilità, fondamentale per lo studio di processi molto rari come il doppio scambio di carica. L’infrastruttura di ricerca dei LNS rappresenta oggi lo stato dell’arte, per queste ricerche, anche nel contesto internazionale. Tuttavia le attuali limitazioni sulla luminosità dei fasci e sull’intensità di ioni accettabili da MAGNEX indicano la necessità di un sostanziale upgrade dell’infrastruttura. Ciò al fine di fornire risultati sperimentali accurati in maniera sistematica, necessari per lo studio di tutti i casi di doppio decadimento beta. Tale upgrade rappresenta una sfida tecnologica molto impegnativa ed è una parte integrante del progetto.

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