Studio di fattibilità della rivelazione di neutroni con l’apparato FOOT

L'esperimento FOOT è stato pensato per identificare con precisione i frammenti carichi, non è al momento implementato nessun rivelatore per particelle neutre come i neutroni. La rilevazione dei neutroni risulta possibile sfruttando l'anti-coincidenza di segnali su due differenti tipi di rivelatori, entrambi già presenti nell'apparato per la rivelazione delle particelle cariche pesanti. La fattibilità di questo metodo d'identificazione è stata studiata analizzando una simulazione Monte Carlo (creata con codice FLUKA) di un fascio di ossigeno incidente su un bersaglio di polietilene. L'analisi riportata si concentra sulla possibilità di identificare con quanta più precisione possibile i neutroni provenienti dal bersaglio. Per migliorare tale precisione vengono implementate delle soglie di energia depositata sui vari componenti del sistema di acquisizione. Nello specifico sono stati scelti come valori di soglia per i veti delle anti-coincidenze 500 keV e 1 MeV, rispettivamente per l'energia depositata nel TOF-wall e nel Micro Strip Detector. L'angolo solido complessivo dei componenti dell'apparato, necessari per la rivelazione dei neutroni, limita i neutroni rilevabili al 20.35% dei neutroni prodotti nel bersaglio. Per quanto riguarda questi ultimi, l'applicazione di soglie sull'energia depositata nel calorimetro consente di ottenere percentuali di corretto riconoscimento dei neutroni dell'ordine dell'85%. È infine possibile ricostruire con discreta accuratezza lo spettro dell'energia cinetica dei neutroni provenienti dal bersaglio, attraverso il segnale che questi rilasciano nel calorimetro. Al fine di simulare quelli che saranno gli andamenti sperimentali, è stata condotta una ricostruzione in cui viene fissata la base di volo per tutti i neutroni provenienti dal bersaglio e ne viene discretizzato il tempo di volo. Gli andamenti così ottenuti riproducono l'andamento dell'energia cinetica generata dalla simulazione.