Adroterapia ed esperimento FOOT: studi MonteCarlo di identificazione della carica di frammenti nucleari

La dose rilasciata da un fascio di protoni o nuclei lungo il percorso in un mezzo materiale si concentra nella regione del picco di Bragg. Su questa proprietà si basa l’adroterapia, una cura oncologica che è in grado di limitare i danni da radiazione ai tessuti sani attorno al tumore. A causa di limiti tecnici e fisici, ad oggi sono stati scarsamente indagati gli effetti dei frammenti nucleari prodotti a seguito della collisione del fascio col tessuto interessato. La mancanza di dati in merito impedisce una corretta valutazione dei rischi durante il trattamento. Il progetto FOOT, approvato dall’INFN nel 2017, mira a colmare la carenza di dati realizzando esperimenti volti alla misura della sezione d’urto differenziale dei prodotti della frammentazione. Per perseguire l’obbiettivo è necessario disporre di adeguati metodi di Particle Identification. Il lavoro esposto in questa tesi si è concentrato proprio sull’elaborazione e la verifica di alcuni metodi specifici per la ricostruzione della carica dei frammenti rivelati, stimandone il numero atomico Z e la posizione di rivelazione nel detector. L’analisi è stata svolta su una generazione Monte Carlo simulante la presa dati realmente eseguita nel 2021 presso il GSI. In questa, un fascio di ioni ossigeno viene fatto collidere su un bersaglio di etilene con un’energia di 200MeV per nucleone. A seguito di un’analisi preliminare sui dati generati, sono state identificate le cariche dei frammenti operando sui data-like, tentando anche l’associazione delle ricostruzioni alle informazioni provenienti da altri rivelatori dell’esperimento sullo stesso frammento. In questo modo si è raggiunto l’obbiettivo di ridurre anche il numero di eventuali ricostruzioni ghost che rendono imprecisa l’identificazione. Con i metodi elaborati e studiati sono stati raggiunti valori di purezza anche superiori al 95%, ottenendo, inoltre, il mantenimento delle efficienze compatibili con una presa dati reale.