Metodo per l’identificazione dei frammenti nucleari nell’esperimento FOOT

Santoni, Giacomo (2021) Metodo per l’identificazione dei frammenti nucleari nell’esperimento FOOT. [Laurea], Università di Bologna, Corso di Studio in Fisica [L-DM270]
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Abstract

L’adroterapia è una terapia oncologica che cura i tumori irradiando la massa tumorale con fasci di particelle cariche, che hanno la capacità di rilasciare gran parte dell’energia in prossimità della zona di arresto, limitando i danni ai tessuti sani vicini. Nell’interazione tra il fascio di particelle e il tessuto biologico del paziente, non si ha però una conoscenza completa degli effetti dovuti alla frammentazione nucleare, alle energie dell’adroterapia. L’esperimento FOOT è stato finanziato nel 2017 dall’INFN per sopperire alla mancanza di misure in questo ambito e ha l'obiettivo di valutare le sezioni d'urto dei frammenti prodotti nel processo, per permettere la definizione di un protocollo standard di trattamento. A tale scopo è necessario identificare questi frammenti tramite la loro carica Z e il numero di massa A. Per fare questo, sono stati simulati eventi relativi all'interazione tra un fascio di ossigeno-16 di energia cinetica 200 MeV/u per nucleone e un bersaglio di polietilene a riposo. Per l'analisi, sono stati selezionati gli 8 frammenti maggiormente prodotti nell'interazione, includendo la risoluzione finita dei rivelatori. La carica Z è stata ricostruita attraverso il segnale rilasciato su due distinti scintillatori ottenendo una risoluzione percentuale nell’intervallo 2-6% a seconda del frammento. Il numero di massa A è stato ricostruito in tre metodi diversi, correlati tra loro. I più precisi hanno ottenuto una precisione attorno al 4% per i frammenti più pesanti e intorno al 5-6% per quelli più leggeri. Si è fatto inoltre uno studio sistematico per valutare la variazione della precisione su A in funzione di quella del tempo di volo TOF: migliorando la misura del TOF di un fattore 2, si aumenta la precisione su A di circa il 20% sia sui frammenti pesanti che leggeri. Questi risultati sono di fondamentale importanza per la separazione isotopica dei frammenti e confermano la fattibilità delle misure di sezione d’urto nell’esperimento FOOT.

Abstract
Tipologia del documento
Tesi di laurea (Laurea)
Autore della tesi
Santoni, Giacomo
Relatore della tesi
Correlatore della tesi
Scuola
Corso di studio
Ordinamento Cds
DM270
Parole chiave
adroterapia,protoni,ioni carbonio,tumori,oncologia,picco di bragg,frammentazione nucleare,sezione d'urto,protocollo standard di trattamento,carica,numero di massa,tempo di volo,risoluzione percentuale,studio sistematico,identificazione
Data di discussione della Tesi
15 Ottobre 2021
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