Ottimizzazione dei parametri di ricostruzione per l'identificazione dei neutroni con l'apparato FOOT

L'adroterapia è una terapia oncologica che consiste nell'irraggiamento con adroni della massa tumorale. È particolarmente efficiente perché la quasi totalità della dose viene rilasciata in prossimità della zona di arresto del fascio incidente, in corrispondenza della parte malata. In letteratura si trovano pochi dati sperimentali relativi alla frammentazione nucleare che avviene tra il fascio incidente e il corpo umano irraggiato all'energia tipica di un trattamento di adroterapia (50-400 MeV/u). Nel 2017 l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ha approvato l'esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) con l'obiettivo di misurare le sezioni d'urto differenziali in funzione dell'angolo e dell'energia dei frammenti nucleari generati. Attualmente FOOT si occupa solo dei frammenti carichi. Questo lavoro di tesi studia la possibilità di rivelare i neutroni generati nell'interazione fascio-bersaglio utilizzando l'attuale setup sperimentale. A tal fine, sono stati analizzati dati generati da simulazione Monte Carlo di un fascio di $^{16}$O incidente su un bersaglio di 5mm di polietilene. Per la rivelazione ed identificazione dei neutroni si è utilizzato un metodo di anticoincidenza tra due rivelatori (TOF-Wall e calorimetro), mentre per la ricostruzione dell'energia cinetica si è usato il Time-of-Flight dei frammenti e la distanza da essi percorsa. I risultati mostrano che il contributo dei neutroni generati nel target è molto inferiore rispetto a quello dei neutroni provenienti dall'ambiente esterno. Per sopperire a questo problema e per minimizzare il contributo del rumore, è stata condotta un'analisi variando i valori di una soglia energetica sull'energia depositata nel calorimetro dai frammenti prodotti e variando la dimensione del raggio di una regione di esclusione cilindrica all'interno del calorimetro. Tuttavia, l'attuale setup sperimentale non è sufficiente per la rivelazione di neutroni, ma è necessaria l'aggiunta di ulteriori rivelatori di neutroni specifici.