Studio sull'identificazione di frammenti nucleari emessi in un processo d'interesse per l'esperimento FOOT

L'adroterapia è una tecnica avanzata ed innovativa di radioterapia, basata sull'esposizione della massa tumorale a fasci di protoni o ioni pesanti. La peculiare modalità di rilascio di energia di queste particelle, caratterizzata dalla presenza del picco di Bragg, consente di massimizzare la dose depositata nella regione tumorale, riducendo al minimo i danni provocati nei tessuti sani ad essa limitrofi. Per ottimizzare il trattamento risulta tuttavia fondamentale una corretta valutazione dei possibili effetti nocivi risultanti dall'interazione tra il fascio terapeutico e il corpo umano. Proprio in questo risiede l'obiettivo principale dell'esperimento FOOT, approvato nel 2017 dall'INFN con l'intento di migliorare la conoscenza dei processi di frammentazione nucleare, misurando la sezione d'urto differenziale di produzione di tutti i frammenti emessi nell'interazione tra fascio e bersaglio. A tal proposito è stata effettuata un'analisi dati, volta all'identificazione dei frammenti nucleari prodotti da un fascio di 16O, avente energia cinetica pari a 200 MeV/u, incidente su un bersaglio di grafite, 12C. I dati utilizzati sono stati ottenuti a partire da simulazioni Monte Carlo effettuate con il codice FLUKA. Scopo dell'analisi è stata la determinazione del numero di massa di tali frammenti che, grazie alle quantità ricostruite di velocità, momento ed energia cinetica, è avvenuta in tre modi differenti, correlati tra di loro. I tre metodi hanno permesso di determinare la massa di tutti i frammenti rivelati nel processo considerato, con una risoluzione percentuale compresa, rispettivamente, negli intervalli 2,4-5,0%, 1,3-4,6% e 5,2-9,0%.