Esperimento FOOT: identificazione di frammenti nucleari

L’adroterapia è un trattamento oncologico che prevede l’impiego di fasci di particelle cariche per irradiare il tumore, con l’obiettivo di arrestare la proliferazione delle cellule tumorali. A differenza dei fotoni, utilizzati in radioterapia convenzionale, le particelle cariche rilasciano la maggior parte della loro energia alla fine del loro cammino, riducendo il rischio di danneggiare i tessuti sani in prossimità del tumore. Tuttavia, non si hanno ancora dati a sufficienza per descrivere il processo di frammentazione nucleare che interessa le particelle del fascio e i nuclei nell’organismo del paziente. Tale fenomeno aumenta il rischio di danneggiare i tessuti sani dell’organismo, e necessita perciò di essere studiato in modo approfondito per poter ottimizzare la pianificazione del trattamento in adroterapia. L’esperimento FOOT è nato con l’obiettivo di misurare le sezioni d’urto differenziali in energia di produzione di frammenti del bersaglio e le sezioni d’urto doppio differenziali in energia e angolo di produzione di frammenti del proiettile, impiegando fasci di nuclei di 4He, 12C e 16O fatti collidere contro diversi target. In questa tesi è stato analizzato un campione di dati relativi a un fascio di ioni di 16O di energia cinetica 400 MeV/u fatti collidere con un target di grafite, ottenuti da una simulazione Monte Carlo con codice FLUKA. Nella prima parte dell’analisi è stato misurato il numero atomico dei frammenti e sono state calcolate efficienza, purezza e risoluzione della ricostruzione, ottenendo per le prime due valori superiori al 90% per la maggior parte dei frammenti, per la terza valori compresi tra 2.3% e 6.3%. Una volta ricostruita la carica, è stato possibile analizzare la distribuzione angolare dei frammenti. Nella seconda parte dell’analisi è stato misurato il numero di massa dei frammenti utilizzando tre metodi. Infine, è stata calcolata la risoluzione dei tre metodi, ottenendo valori compresi tra 1.8% e 4.7%, 1.6% e 4.7%, 4.2% e 10.6%.