Identificazione dei frammenti nucleari prodotti in eventi simulati all'esperimento FOOT

L'adroterapia è una tecnica utilizzata nelle cure oncologiche e consiste nell'irradiare una regione cancerosa con un fascio di particelle adroniche per creare danni irreparabili al DNA delle cellule tumorali. Penetrando nel corpo umano, gli adroni rilasciano un'elevata quantità di energia nel picco di Bragg, situato in prossimità della massima profondità raggiunta dalle particelle nei tessuti, mentre il rilascio nel canale di ingresso è piuttosto basso. Tali caratteristiche rendono l'adroterapia più adatta al trattamento di tumori profondi rispetto alle tecniche radioterapiche convenzionali, poiché il profilo di dose della prima massimizza i danni biologici nella zona tumorale e li limita negli organi sani adiacenti. Uno dei possibili svantaggi dell'adroterapia risiede nei processi di frammentazione nucleare che avvengono tra il fascio incidente e i nuclei del corpo umano. Infatti, vista la complessità nel rivelare i frammenti secondari prodotti dalle interazioni nucleari, risulta altrettanto difficile determinare con accuratezza l'energia da loro rilasciata e, di conseguenza, i danni biologici che potrebbero provocare nel corpo umano. Per tali motivi nel 2017 è nato FOOT, esperimento il cui scopo principale è quello di misurare le sezioni d'urto doppiamente differenziali dei frammenti prodotti nelle interazioni nucleari che intercorrono tra il fascio adronico e la regione tissutale irradiata. In questa tesi si analizzano dati ottenuti da simulazioni Monte Carlo in cui un bersaglio di grafite è irradiato da un fascio di ioni carbonio-12 di energia cinetica 200 MeV/u. Con un programma di analisi si identificano gli isotopi dei frammenti maggiormente prodotti mediante la ricostruzione dei loro numeri atomici Z e di massa A. Si ottengono stime di Z con una precisione percentuale che va dal 5.3% dell'idrogeno al 2.3% del carbonio, mentre le misure di A, ottenute mediante tre modalità differenti, hanno una risoluzione che va dall'1.3% del litio-8 al 10.3% del berillio-9.