Caratterizzazione di un rivelatore per la misura del flusso di neutroni per energie fino ad 1 GeV presso la facility n_TOF del CERN

Un elemento fondamentale delle misure di sezioni d'urto indotte da neutroni è la conoscenza accurata del flusso di particelle incidenti. La valutazione di quest'ingrediente si basa su sezioni d'urto che, in determinati intervalli energetici, sono molto ben conosciute. La scarsità di dati sperimentali di sezioni d'urto indotte da neutroni per energie superiori a 20 MeV e la mancanza assoluta oltre i 200 MeV detta la richiesta di nuove misure. In particolare, alta priorità è stata assegnata alla reazione 235U(n,f). Questa è stata studiata fino a circa 1 GeV nel 2018 presso la facility per tempo di volo di neutroni n_TOF del CERN, dove è disponibile un intenso fascio pulsato di neutroni. Appositamente per questa campagna di misura sono stati sviluppati, all'interno della collaborazione, tre telescopi per protoni di rinculo (PRT), due dei quali sotto la responsabilità dell'INFN. Questi sono stati ottimizzati per rivelare le particelle prodotte nelle collisioni tra i pacchetti di neutroni incidenti e dei bersagli idrogenati, al fine di determinare il flusso di neutroni relativamente allo scattering n-p, principale riferimento nella regione energetica considerata. In questa tesi si è studiato il PRT adibito alla rivelazione delle particelle emesse nelle collisioni che coinvolgono i neutroni di energia maggiore di 50 MeV. Basandomi su simulazioni Monte Carlo, prodotte con il toolkit Geant4, ho studiato l'efficienza del sistema di rivelazione tra 40 MeV e 1 GeV. Ho determinato l'efficienza, ottenendo risultati di ordine 10^-5, utilizzando due metodi diversi, per valutare con attenzione tutti i contributi di eventi di background che intervengono nella misura. Per concludere, ho estratto il flusso di neutroni incidenti di energia compresa tra 50 e 90 MeV utilizzando parte dei dati sperimentali acquisiti durante la campagna sperimentale e l'efficienza da me estratta.