Esperimento FOOT: calibrazione dello scintillatore con fasci di protoni e ioni carbonio

L’adroterapia è una tecnica di radioterapia esterna che si basa sull’irraggiamento della regione tumorale con un fascio di protoni o ioni pesanti. Il principale vantaggio di questo tipo di trattamento è quello di poter agire su organi o tessuti in profondità senza intaccare i tessuti sani attraversati dalla radiazione. L’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) fornisce misure utili alla pianificazione di trattamenti adroterapici al fine di renderli maggiormente efficaci di quelli attuali. In particolare, l’esperimento studia i processi di frammentazione nucleare che avvengono nell’interazione fascio-bersaglio, occupandosi di effettuare misure di sezioni d’urto differenziali in funzione dell’angolo e dell’energia dei frammenti prodotti, con una risoluzione del 5%. Nel mese di marzo 2019, presso il CNAO di Pavia, sono stati acquisiti alcuni dati preliminari al fine di effettuare la calibrazione dello scintillatore plastico impiegato dell’esperimento. Per far ciò sono stati fatti collidere quattro fasci differenti (protoni a 60 MeV e ioni 12 C a 115 MeV/u, 260 MeV/u e 400 MeV/u) direttamente sul rivelatore, il quale era montato su un supporto mobile programmato per effettuare un movimento "a croce". Grazie alle misure effettuate è stato possibile portare avanti, in questo progetto di tesi, sia una calibrazione delle barre scintillanti sia una determinazione della lunghezza di attenuazione del segnale all’interno dello scintillatore stesso. Per quanto riguarda la calibrazione è stato possibile realizzare una curva per ogni barra, utilizzando la legge di Birks relativa alla risposta degli scintillatori organici e verificando la compatibilità dei parametri A e k B, ottenuti dal fit, tra le diverse barre. Infine è stata ricavata la lunghezza di attenuazione del segnale ricevuto alle estremità destra e sinistra delle due barre maggiormente colpite dal fascio. I valori ottenuti risultano tra loro compatibili entro le incertezze sperimentali.