Realizzazione di un sistema per la misura di tempi di volo di tracce cariche.

La tesi si svolge nell'ambito dell'esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target), che ha come obiettivo principale quello di migliorare la precisione delle tecniche adroterapiche per la cura dei tumori attraverso lo studio del comportamento dei fasci di particelle utilizzati. FOOT è un progetto dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), approvato nel settembre del 2017, a cui partecipa anche la sezione INFN di Bologna e che vanta una collaborazione internazionale con Germania e Giappone. Il secondo, ma non meno importante aspetto dell'esperimento, riguarda lo studio della radioprotezione degli astronauti e delle apparecchiature elettroniche nello spazio al di fuori del campo magnetico terrestre (raggi cosmici). La prima parte della tesi è dedicata alla descrizione dell'interazione tra nuclei del fascio e quella di un ipotetico bersaglio al fine di descrivere tutte le conoscenze raggiunte, ma soprattutto quelle ancora da acquisire, sia nel campo dell'adroterapia che nel campo della radioprotezione. Nella seconda parte della tesi viene descritto il progetto di un supporto orientabile munito di scintillatori da me interamente realizzato, necessario per effettuare misure di tempi di volo che saranno utilizzate per migliorare la capacità dell'esperimento FOOT di identificare i frammenti prodotti. Al momento l'apparato è munito di scintillatori veloci accoppiati a fotomoltiplicatori convenzionali, che hanno permesso di ottenere una misura del tempo di volo di muoni cosmici con una precisione del 12%. Il passo successivo sarà quello di sostituire i fotomoltiplicatori con dei SiPM e gli scintillatori con altri di dimensioni più contenute, al fine di minimizzare le fluttuazioni temporali e ottenere misure più precise. L'attendibilità dei risultati ottenuti sulla misura dei tempi di volo è stata ulteriormente verificata misurando il flusso dei raggi cosmici in funzione dell'angolo di incidenza, che ha mostrato la distribuzione attesa.