Determinazione del numero di massa dei frammenti nucleari prodotti nell’esperimento FOOT

L’adroterapia è un trattamento oncologico che consiste nell’irradiare la zona tumorale con fasci di protoni o nuclei leggeri, con l’obiettivo di provocare la morte riproduttiva delle cellule tumorali. La distribuzione dose-profondità delle particelle cariche è caratterizzata da un basso rilascio di dose nel canale di ingresso, e da un picco (noto come picco di Bragg) poco prima che la particella si arresti. La posizione di questo picco dipende dall’energia cinetica del fascio incidente. Inoltre, le particelle cariche presentano anche un’efficacia biologica superiore rispetto ai raggi X, comunemente utilizzati in radioterapia. È possibile sfruttare queste proprietà degli adroni per agire in maniera più localizzata, anche quando il volume tumorale è situato in profondità, e per avere un effetto maggiore contro i tumori radioresistenti. Tuttavia, il contributo nel deposito della dose da parte dei processi di frammentazione nucleare di proiettile e bersaglio che avvengono durante il trattamento non è ancora completamente noto. L’esperimento FOOT è stato proposto dall’INFN per colmare la mancanza di dati sperimentali su questi processi: l’obiettivo è misurare le sezioni d’urto differenziali per la frammentazione del bersaglio con una precisione entro il 10%, e le sezioni d’urto doppio differenziali per la frammentazione del proiettile con una precisione entro il 5%. In questa tesi, è stato analizzato un campione di dati simulati per studiare le interazioni nucleari di un fascio di 12C con energia di 400 MeV/nucleone con un bersaglio di grafite (12C). L’obiettivo è stato l’identificazione di ogni frammento prodotto nell’interazione, attraverso la misura del numero di massa. La massa dei frammenti è stata ricostruita utilizzando il setup elettronico dell’esperimento FOOT, impiegando tre metodi tra loro correlati. Per ogni misura è stata valutata la sua risoluzione, al fine di comprendere quale metodo fosse il migliore.