Il meccanismo della reazione di Doppio Scambio di Carica 116Cd(20Ne, 20O)116Sn a 15.3 AMeV affrontato da un approccio multi-canale nel contesto del progetto NUMEN

The Nuclear Matrix Elements of neutrinoless double beta decay play a crucial role in the description of the process. However, the different nuclear structure models return not fully consistent results. The most promising way to improve the latter is represented by the comparison with proper experimental information. An innovative program to approach the topic, studying heavy-ion Double Charge Exchange (DCE) nuclear reactions on neutrinoless double beta decay candidate nuclei, has been launched by the NUMEN collaboration. The DCE reactions, in fact, present a number of important similarities with neutrinoless double beta decay, thus motivating the investigation of the possible connection between the two processes. In the Thesis, the 20Ne + 116Cd collision at 15 AMeV is described. The DCE, SCE, one- and two-proton transfer reactions are presented and their experimental results deduced. The extracted cross sections and angular distributions are theoretically investigated to evaluate, in particular, the transfer contribution to CE reactions. The comparison between the theoretical and experimental results indicate a limited contamination for the SCE channel and a negligible one for the DCE reaction, proving that both reactions are sensitive to the genuine direct mechanism.

Gli elementi di matrice nucleare del doppio decadimento beta senza neutrini rivestono un ruolo cruciale nella descrizione di tale processo. Tuttavia, i diversi modelli di struttura nucleare restituiscono risultati non pienamente coerenti tra loro. Il modo più promettente per migliorare questi ultimi è rappresentato dal confronto con adeguate informazioni sperimentali. La collaborazione NUMEN ha lanciato un programma innovativo per approcciare tale questione, studiando le reazioni nucleari di Doppio Scambio di Carica tra ioni pesanti sui nuclei candidati al doppio decadimento beta senza neutrini. Tali reazioni, infatti, presentano una serie di importanti somiglianze con il doppio decadimento beta senza neutrini, motivando in tal modo l'analisi della possibile connessione tra i due processi. Nella Tesi viene descritta, in particolare, la collisione 20Ne + 116Cd a 15 AMeV. Le reazioni di Doppio e Singolo scambio di Carica e quelle di trasferimento di uno e due protoni sono discusse, estraendone i relativi risultati sperimentali. Le sezioni d'urto e le distribuzioni angolari estratte sono teoricamente studiate per valutare, in particolare, il contributo dei processi di trasfer alle reazioni di Scambio di Carica. Il confronto tra i risultati teorici e quelli sperimentali evidenzia una limitata contaminazione del canale di Singolo Scambio di Carica e trascurabile per quello di Doppio Scambio di Carica, dimostrando come tali reazioni siano sensibili a meccanismi diretti.