Studi di fattibilità di misure di radioprotezione per le missioni umane nello spazio profondo con l'esperimento FOOT

L'esperimento FOOT nasce con l'obiettivo di misurare la sezione d'urto differenziale per processi di frammentazione nucleare, al fine di descrivere con precisione l'interazione tra i fasci di ioni impiegati in adroterapia e i tessuti del paziente. La grande versatilità dell’esperimento permette di effettuare le stesse misure ad energie maggiori, in modo che le sezioni d’urto calcolate possano essere impiegate in studi di radioprotezione nello spazio. Queste misure sono di grande importanza per la progettazione delle future missioni umane nello spazio profondo. In questa tesi è stato svolto uno studio di fattibilità per misure di radioprotezione, con l'obiettivo di comprendere come modificare l'apparato sperimentale di FOOT al fine di mantenere una precisione simile a quella raggiunta per misure di adroterapia. Per valutare le prestazioni dell’apparato è stata simulata con il codice FLUKA la frammentazione di un fascio di ossigeno a 700MeV/u, picco massimo della radiazione cosmica di fondo nello spazio profondo, su un bersaglio di polietilene. Le grandezze prodotte sono state alterate per tenere conto delle risoluzioni dei rivelatori, ricavate da precedenti test beam. Si sono poi analizzate le distribuzioni delle due grandezze necessarie all'identificazione univoca dei frammenti: il numero atomico Z e il numero di massa A. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli ricavati per un fascio incidente a 200MeV/u, energia tipicamente utilizzata in adroterapia. I risultati di questa analisi mostrano che il setup sperimentale di FOOT per misure di radioprotezione permette di mantenere una precisione nell'dentificazione dei frammenti pesanti confrontabile con quella che caratterizza il regime di adroterapia, con una risoluzione attorno al 3.5% per il valore di A e compresa tra il 2% (ossigeno) e il 3.7% (litio) per Z. La precisione raggiunta consente l'identificazione isotopica dei frammenti, necessaria per le misure di sezione d'urto differenziale.