Studio della trasmissione della facility per fasci radioattivi EXOTIC per esperimenti con lo spettrometro gamma AGATA

Nel campo della ricerca in fisica nucleare e subnucleare l'utilizzo di acceleratori di particelle ionizzate è una realtà divenuta rilevante già nella prima metà dello scorso secolo. Allo scopo di esplorare nuove possibili condizioni sperimentali negli ultimi decenni è cresciuto l'interesse verso l'impiego di isotopi instabili per la produzione di fasci ionizzati. La facility EXOTIC, installata nel 2004 ai Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), sfrutta la collisione di ioni pesanti stabili contro un bersaglio gassoso formato da elementi leggeri per la produzione in-flight di fasci di ioni radioattivi (Radioactive Ion Beams, RIBs). Gli isotopi radioattivi vengono separati dal fascio primario tramite l'impiego di un magnete dipolare e di un selettore di velocità o filtro di Wien. Il fascio viene inoltre focalizzato tramite l'utilizzo di due tripletti di quadrupoli collocati lungo la linea in modo da convergere sul ber- saglio posizionato al termine della linea di fascio, dove vengono posizionati i rivelatori per la sperimentazione. La lunghezza totale della facility è attualmente di 8.342 m, tuttavia nel prossi- mo futuro dovrà essere aumentata a 11.022 m a seguito dell'installazione di AGATA (Advanced Gamma Tracking Array), un rivelatore a tracciamento gamma all'avanguardia, prodotto di una collaborazione europea di 13 nazioni e 45 istituti di ricerca. Come conseguenza per cia- scuno degli isotopi prodotti sino ad ora le intensità dei campi magnetici degli elementi ottici precedentemente menzionati dovranno essere ricalcolate al fine di ottenere una focalizzazione ottimale del fascio sulla nuova posizione del bersaglio e la trasmissione della linea, definita come la frazione di isotopi radioattivi prodotti che raggiunge il bersaglio, dovrà essere rivalutata. Lo scopo di questo lavoro di tesi è dunque quello di sfruttare alcune simulazioni informatiche al fine di ricavare delle stime preliminari di trasmissione della linea nella sua nuova configurazione, dovuta alla presenza del rivelatore AGATA, e confrontarle con quelle della configurazione attuale della facility EXOTIC. Il Capitolo 1 è dedicato ad una premessa teorica con la presentazione del formalismo matematico per la descrizione dei principali elementi ottici e di alcune nozioni di base. Il Capitolo 2 è dedicato alla descrizione della facility EXOTIC, del suo funzionamento e dei fasci prodotti. Nel Capitolo 3 è illustrato il lavoro di simulazione svolto. Il capitolo è a sua volta suddiviso nelle sezioni relative ai singoli programmi: • La descrizione della cinematica della reazione di produzione del fascio secondario è gestita tramite una simulazione Monte Carlo; • L'interazione del fascio secondario con il bersaglio gassoso è gestita dal software SRIM; • Il calcolo dell'ottica degli elementi magnetici della linea avviene tramite il software GICO- SY; • Il calcolo finale della trasmissione avviene attraverso il software MOCADI. Il Capitolo 4 è dedicato alla discussione dei risultati delle simulazioni, confrontando la nuo- va configurazione, da qui in avanti denominata "configurazione AGATA", con la precedente configurazione, da qui in avanti denominata "configurazione EXOTIC". Nel Capitolo 5 si traggono infine le conclusioni sul lavoro.