A fast ionization chamber for the detection of fusion-evaporation residues produced by the exotic beams of SPES: design, tests and first experiments

Il lavoro di tesi si divide in due parti: (i) la progettazione e costruzione di una nuova camera di ionizzazione con risposta veloce (FastIC), per lo studio di processi di fusioni di sistemi esotici ad energie in prossimità e sotto la barriera Coulombiana. Si useranno fasci ricchi di neutroni che saranno forniti dalla facility SPES, in costruzione presso i Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) dell'INFN. La seconda parte della tesi riguarda la realizzazione, l’analisi e l’interpretazione dei risultati dell'esperimento di fusione sotto barriera dei due sistemi 36S + 50Ti, 51V, eseguito utilizzando il nuovo rivelatore FastIC. Un nuovo set-up per le misure della sezione d’urto di fusione, appositamente progettato per fasci a bassa intensità forniti da SPES, è stato sviluppato presso i LNL. Questo nuovo set-up prevede l’utilizzo della FastIC progettata per resistere ad alti rate di conteggio per lo studio di processi di fusione con fasci esotici con intensità dell’ordine dei 10^5 pps. Il readout della FastIC è stato ottimizzato ed approfonditi test, eseguiti con fasci di ioni stabili, hanno dimostrato la sua capacità di operare fino a rate di 140 kHz, rispetto ai pochi kHz della precedente camera IC. L’alto rate di conteggio insieme al più ampio angolo solido consentiranno di rilevare i residui di evaporazione di fusione con un'efficienza vicina al 100%. La nuova FastIC è stata utilizzata durante l’esperimento di fusione sotto barriera dei due sistemi 36S+50Ti e 36S+51V. L’esperimento era finalizzato allo studio dei possibili effetti dello spin non nullo dello stato fondamentale del 51V, sulla funzione di eccitazione sotto barriera e sulla forma della distribuzione di barriere. La sezione d’urto di fusione è stata misurata fino a 20 μb e le funzioni di eccitazioni dei due sistemi mostrano andamenti simili. Un'analisi a canali accoppiati è stata eseguita al fine di evidenziare le differenze tra i due sistemi. In particolare, è stato utilizzato il codice CCFULL appositamente modificato per trattare il nucleo dispari 51V. Le funzioni di eccitazione sperimentali e le distribuzioni di barriera estratte sono state confrontate con le previsioni teoriche che suggeriscono una piccola differenza tra i due sistemi ad energie sopra barriera. Questo potrebbe essere osservato sperimentalmente mediante misure di diffusione quasi-elastica ad angoli all’indietro rispetto alla direzione del fascio.