LNS-Structure and Reaction Mechanisms

Responsabili nazionali:

Alessia Di Pietro e Domenico Santonocito

Responsabile locale: Pierpaolo Figuera

LNS-STREAM

Studio di particolari strutturenucleari (es. Clustering esoticoed aloni) in nuclei lontani dallavalle di stabilità.

Studio degli effetti di strutturasui meccanismi di reazione.

Tematiche dell’esperimento

• Studio delle proprietà della GDRin nuclei caldi

• Studio della GDR di pre-equilibrio

Apparato CLADArray di 6 telescopi costituiti ciascuno da:

∆E ~ 50 µm, 50x50 mm2 (4 quadranti). E~ 500-1000 µm, 50X50 mm2 16+16 strip

ortogonali fra loro.

Caratteristiche: copertura di un grande angolo solido. alta risoluzione in energia (~35keV per

Eα=5.5 MeV) alta risoluzione angolare elevata granularità, necessaria per

misure di coincidenza

Apparato MEDEA-SOLE-MACISTEMEDEA:180 BaF2 posti in geometria sferica.

• BaF2 di 20 cm di spessore

SOLE: solenoide superconduttivo Bmax = 5 T

MACISTE: 4 telescopi con area attiva pari a30x40 cm2

• camera a ionizzazione per la misura del ∆E• MWPC per la misura del TOF e del punto

d’impatto• scintillatore plastico per la misura di E

• nuovi telescopi Si – Si (50 µm – 500 µm)

CLAD: Attività scientifica 2008Studio degli effetti dovuti alla piccola energia di legame di alcuni nuclei suivari processi in collisioni ad energie attorno alla barriera Coulombiana:

6Li + 64Zn (presso i LNS) Misura della funzione di eccitazione di fusione

7,8Li + 28Si (presso i LNS) Misura della funzione di eccitazione della

sezione d'urto di reazione totale

17F + 58Ni (presso i LNL) Misura dello scattering elastico (in collaborazione

con il gruppo EXOTIC)

Studio degli effetti dello screening elettronico sulla vita media e sul Q di decadimento α

Misura della vita media del 214Ra, 213Fr allo stato neutro (GSI).

Studio di strutture a cluster in nuclei ricchi di neutroni:

• 7Be + 6,7Li (Louvain la Neuve) • 10B + 10B (presso i LNS)

• 8Li + 4He (presso i LNS) Studio della struttura a cluster in 12B

• Studio dell'eccitazione e decadimento di stati a cluster nei nuclei isobari con A=10 (10Be,10B,10C)

• Ci si aspetta di ottenere informazioni anche sullastruttura a cluster nei nuclei, 9Be,11C e 8,9,11,12B

(in collaborazione col gruppo di Zagabria)

Distribuzioni angolari elastiche

9Be + 64Zn @ Ecm= 25 MeV10Be + 64Zn @ Ecm= 25 MeV11Be + 64Zn @ Ecm= 25 MeV

Studio dell'effetto della struttura ad alone sui meccanismi di reazione: confronto tra le reazioni 9Be+64Zn, 10Be+64Zn e 11Be+64Zn.

La distribuzione angolare elastica della reazione 11Be+64Zn è riprodotta utilizzando un potenziale ottico con un termine di superficie con grande diffuseness (~2 fm)

La reazione 11Be+64Zn presenta una sezione d'urto di transfer+break-up σBU~1 b.

Misure effettuate a REX-ISOLDE e LNS-Catania

Riduzione della sezione d’urto elastica a grandi angoli per la reazione indotta dal 11Be rispetto al 9Be e 10Be

σR (11Be+64Zn) ~ 2 barnσR (9,10Be+64Zn) ~ 1 barn θcm

σ ela

/σru

th

6Li+64Zn misura della funzione di eccitazione di fusione (exp. LIRE)

Curva di attività del Ge

65Cu 220 35 65Zn 50 7

67Zn 75 12

68Zn 42 7

67Ga 25 9

68Ga 199 32

69Ga 3.6 0.6

Tot 570 ± 60

Sezioni d'urto di produzione di residui pesanti 6Li+64Zn @ E=20MeV

σ (mb) δσ(±mb) Residuo

Tecnica utilizzata: attivazione dei bersagli

Fusione studiata per energie Elab 10 – 22 MeV.

• Misura degli X emessi a seguito della E.C.• Curva di attività dei vari residui

Analisi dati in progress

Spettro X

• Impiantazione dei residui nel target + catcher

• La tecnica è stata testata adoperando lareazione 7Li+28Si.

• Analisi dati completata

Silicon Active target slitscollimatore

MCP

BEAM

ring

La stessa tecnica è stata utilizzata per lo studio della reazione 8Li+28Si effettuata adoperando il fascio di 8Li di EXCYT (luglio 2008)

Analisi dati in corso

7,8Li+28Si misura della funzione di eccitazione di reazione utilizzando la tecnica dell’active target (exp. RCS)

• “constrain” dei parametri di modello otticoattorno alla barriera coulombiana

• differenze dovute alla differente struttura nucleare

Esperimento RSM 8Li+4He: Scattering risonante su bersaglio “infinito”

beam8Li*α

Eα8Li α

Eα

elasticinelastic

L'analisi dati e' in corso, si sta procedendo alle calibrazioni dei rivelatori

Fascio EXCYT di intensità I ~ 5x104 pps

Εα da scattering elastico

Studio della prevista presenza di stati a cluster α+8Li del 12B

Misura della vita media di alfa-emettitori neutri (214Ra, 213Fr) effettuata nel piano focale del FRS-S4

Tecnica: impiantazione-decadimento adoperando il RISING Silicon active stopper.

Esperimento E073 effettuato al GSIFrammentazione del fascio di 238U @ 1GeV/A

Studio degli effetti dello screening elettronico sulla vita media e sul Q di decadimento α

Da effettuare: la misura della vita media di alfa-emettitori (214Ra, 213Fr) completamente strippati per confronto

Studio dell'effetto di 'threshold anomaly' dei potenziali ottici in nuclei debolmente legati

Parametri del potenziale ottico

L'analisi delle distribuzioni angolari è stata completata

Iniziata l'analisi mediante Modello Ottico

Misura della distribuzione angolare di scattering elastico per la reazione 6Li+64Zn ad energie 10 MeV

MEDEA: Attività scientifica 2008

Studio dell’evoluzione della GDR vs. E* in nuclei di massa A ~ 110 – 120Esistenza di una energia di eccitazione limite per lo sviluppo del moto collettivo

• 36Ar + 98Mo @ 37 MeV/A• 116Sn + 12C @ 17 e 23 MeV/A• 116Sn + 24Mg @ 17 e 23 MeV/A

160 MeV

200 MeV

290 MeVX 102

X 104350 MeV

430 MeVX 106

X 108

Modifica del nuovo CASCADE per E*>250 MeV

Determinazione di T dagli spettri di particelle(Z=1,2) mediante fit con 2 sorgenti Maxwellianein movimento

116Sn + 12C 23 MeV/A

protoni

Completata l’analisi, in collaborazione con l’esperimento EXOTIC (Na, Pd, LNL) relativa alla misura del dipolo dinamico nel nucleo di 132Ce

Spettri γ a 90o

Extra resa associata alla presenza del dipolo dinamico

Esistenza del dipolo dinamico è stata studiata confrontando la resa gamma associataa due differenti reazioni che popolano un sistema composto in identiche condizioni diE* = 280 MeV e momento angolare.

40Ar + 92Zr @ 15.1 MeV/A36Ar + 96Zr @ 16 MeV/A

Prima misura della distribuzioneangolare γ di dipolo dinamico confermail carattere dipolare dell’emissione

a2 = -1 (puro dipolo)a2 = -0.5 (dipolo + isotropa)

B.Martin et al. PLB664(2008)47

MEDEA: Attività scientifica 2008

Avviata una nuova collaborazione con altri ricercatori INFN e con l’ESA per lo studio delle caratteristiche dei LaBr3

Studio della linearità e delle risoluzione fino a 15 MeVEffettuati primi test presso i LNS:• sorgenti gamma Eu, Co, AmBe, PuC• neutroni da AmBe su Ni gamma da 8.98 MeV• fascio TANDEM di protoni da 22 MeV su 12C gamma da 15.1 MeV

4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

coun

ts

Energy (MeV)

PuC source

6.13 MeV γ-rayFWHM = 80 keV

2nd escape peak

1st escape peak

7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.00

200

400

600

800

1000

Energy (MeV)

AmBe-Ni source

8.89 MeV γ-rayFWHM = 100 KeV

1st Escape Peak + 8.5 MeV γ−ray

2nd escape peak + 8.1 MeV γ−ray

Risoluzione temporale: ~ 250 psRisoluzione energetica: < 3% a 662 keVScopo: valutare la possibilità di implementare in MEDEA alcuni moduli conelevata risoluzione (difficoltà di utilizzo dei Ge sotto vuoto)

MEDEA: Attività scientifica 2008

80 KeV

60 KeV

Abbiamo proceduto alla revisione del rivelatore di piano focale con l’acquisto dei 2 CF VME e la relativa messa a punto del sistema di controllo remoto

Il sistema è stato testato ed è funzionante (100%)

Attività sugli apparati sperimentali

• revisione cristalli e modifica per rivelazione di neutroni e gamma di bassa energia

• upgrading del rivelatore di piano focale di SOLE

Revisione cristalli (accoppiamento ottico) e test rivelatori modificati• la revisione di metà della sfera (come da richieste per il 2008) è stata completata• stiamo effettuando i test dei nuovi partitori per i fototubi a 12 dinodi • Appena completata questa parte procederemo con i test mediante sorgenti e fascio. (ad oggi 50%)

• acquistati ADC, TCD, preamplificatori, cavi • acquistati i 2 telescopi finanziati nel 2008CLAD

MEDEA

Studio della risposta di MEDEA ai neutroni

Misura dei γ con cristalli da 8 cm

• riduzione dell’efficienza di rivelazione dei gamma

• misure GDR comunque possibili

• riduzione soglie potrebbe consentire misure dispettroscopia gamma (es. Coulomb Excitation)

Cou

nts

Eprot

Energia (FE + TE)Energia da TOF

protoni

BaF2 a 90° da 8 cm

Cou

nts

BaF2 a 90° da 8 cm

Eneut

Eneut da ToF (th=3MeV)Eneut da ToF (th=4MeV)

neutroni

Milestones 2008

30/06/2008 preparazione 7Be+6,7Li Louvain la Neuve (100%)

31/12/2008 realizzazione esperimento 6Li+64Zn (100%)

31/12/2008 preparazione e realizzazione esperimenti10B+10B e 7Li+64Zn (75%)

30/06/2008 test di funzionamento rivelatori modificati per rivelazione di neutroni e gamma di bassa energia (50%)

31/12/2008 test upgrading del rivelatore di piano focale di SOLE (100%)

A causa di problemi con i rivelatori a Si(Li) non e'stata misurata la reazione 7Li+64Zn

Attività prevista nel 20091) Analisi dati esperimenti effettuati con CLAD nel 20082) Misura di τ in 213Fr completamente strippato s.j a disponibilità di fascio

di 238U ( presso il GSI)

3) Misura della parte di bassa energia (Ecm< 9 MeV) della funzione di eccitazione di fusione 6,7Li + 64Zn (a Zagabria)

4) Studio della “threshold anomaly” in 6Li + 64Zn (anticipato al 2008 ai LNS)

5) Proposal: per sviluppo fascio di 8B al CERN6) Proposal di studio di stati molecolari isoanaloghi in 10Be, 10B e 10C (già

presentato ed effettuato nel 2009 presso i LNS)7) Completare la revisione di MEDEA8) Iniziare le simulazioni per valutare l’efficienza complessiva

dell’apparato ai neutroni una volta note le soglie9) Completare l’analisi dei dati sulla GDR (1 reazione da analizzare )10) Continuare l’attività di studio del dipolo dinamico.

In particolare si sta concretizzando una collaborazione con i ricercatori di nucl-ex + i ricercatori di Gamma di Mi per studiare tale emissione in una diversaregione di energia rispetto a quella che abbiamo esplorato prima.L’esperimento proposto al PAC di Legnaro è stato approvato ed è previsto permaggio del 2009

11) Proseguire lo studio dei nuovi scintillatori con Mi ed ESA (previsto unnuovo test ai LNS - maggio 2009)

30/6/2009 Completamento analisi 6Li,9,10,11Be+64Zn31/12/2009 Presentazione al PAC dei LNS delle proposte di esperimento

previste (100%)

30/6/2009 Completamento revisione MEDEA

Milestones 2009

Proponenti

• Rosa Alba 100%• Giorgio Bellia 30%• Antonio Del Zoppo 100%• Alessia Di Pietro 100%• Pierpaolo Figuera 100%• Paolo Finocchiaro 30%• Marcello Lattuada 100%• Cettina Maiolino 80%• Agatino Musumarra 100%• Massimo Papa 30%• Maria Grazia Pellegriti (borsista) 100%• Domenico Santonocito 100%• Valentina Scuderi (dottoranda) 100%• Domenico Torresi (dottorando) 100%

Totale 11.7 FTE (0.84 FTE/ ricercatore )

Dal 2009 Emanuele Strano (dottorando) 100%

Experimental set-up: MEDEA + SOLE + Maciste

MEDEASOLEMACISTE

Evaporation Residues werefocused by the magnetic field ofSOLE on the focal plane detectorMACISTE (4MWPC + 3 ∆E-Etelescopes

MEDEA consists of a ball of 180 BaF2 scintillators.It allows the detection of gamma-rays up to 200MeV and light charged particles (Z=1,2) from 30°to 170°.

MEDEA

GDR gamma multiplicity

New data (red) are not directlycomparable with the old ones due to thedifferent masses of the system

E*/A (MeV/A)

Mγ

x 10

3

36Ar +98Mo @ 37 MeV/ANew data

CASCADE new dataCASCADE 36Ar + 98Mo @ 37 MeV

γ multiplicity integrated in the region 12 – 20 MeV

A.Smerzi et al. Bortignon et al. P. Chomaz

preliminary

Mγ-

expe

/ Mγ

CAS

CA

DE

A saturation of the GDR yield was also observed in the mass region A ~ 65

F.Amorini et al. PRC69 (2004) 014608

GDR Saturation energies: mass dependence

Mass dependence of thelimiting E*/A found byNatowitz in the analysis ofcaloric curves

GDR data

Natowitz et al. PRC65 (2003) 034618

Diapositiva numero 1Diapositiva numero 2Diapositiva numero 3Diapositiva numero 4Diapositiva numero 5Diapositiva numero 6Diapositiva numero 7Diapositiva numero 8Diapositiva numero 9Diapositiva numero 10Diapositiva numero 11Diapositiva numero 12Diapositiva numero 13Diapositiva numero 14Diapositiva numero 15Diapositiva numero 16Diapositiva numero 17Diapositiva numero 18Diapositiva numero 19Diapositiva numero 20Diapositiva numero 21Diapositiva numero 22