Struttura Nucleare e Dinamica di Reazione

 L'esperimento EXOTIC - Studio dei nuclei esotici: Dei nuclei noti (circa 3000), solo una piccola parte (287) corrisponde a nuclei stabili primordiali esistenti in natura, il resto corrisponde a nuclei esotici. Gli attuali modelli nucleari prevedono l’esistenza di circa 6000 specie nucleari. I nuclei esotici hanno una bassa energia di legame che gli conferisce delle proprietà del tutto nuove rispetto ai nuclei stabili (dimensione anomala, pelle di neutroni, alone, numeri magici nuovi). Inoltre, i principali processi per la produzione di elementi chimici pesanti nelle stelle avviene con nuclei radioattivi in ambienti astrofisici esplosivi (alte temperature e alte densità), quindi la formazione degli elementi chimici e la loro abondanza sono determinate essenzialmente dalle proprietà dei nuclei esotici. Nell’ambito dell’esperimento EXOTIC, i ricercatori di Napoli hanno sviluppato, in collaborazione con ricercatori di Padova e di Milano, una struttura presso i Laboratori Nazionali di Legnaro che produce in volo fasci di nuclei radioattivi leggeri con ottime caratteristiche, mediante  reazioni in cinematica inversa indotte dai fasci dell’acceleratore Tandem-XTU su bersagli gassosi. Nell’ambito di questo esperimento si studia la struttura dei nuclei radioattivi prodotti, la loro dinamica in reazioni nucleari con diversi nuclei bersaglio e si realizzano misure che permettono la comprensione di processi astrofisici esplosivi nei quali questi nuclei sono coinvolti. Una seconda linea di ricerca dell’esperimento EXOTIC è lo studio dei moti collettivi del nucleo atomico. Il comportamento collettivo è una proprietà generale di sistemi con molti gradi di libertà. Il nucleo atomico illustra molto bene il paradosso di questi sistemi che sono capaci di auto-organizzarsi in moti semplici collettivi nonostante la loro complessità intrinseca li assocerebbe ad un comportamento caotico e disordinato. Partecipano all’esperimento:

Sezione di Napoli: M. La Commara, G. La Rana, C. Parascandolo, D. Pierroutsakou (responsabile nazionale) 

Sezione di Padova: M. Mazzocco, C. Signorini, F. Soramel, E. Strano, D. Torresi

I ricercatori di Napoli collaborano inoltre al progetto di una nuova struttura (SPES http://www.lnl.infn.it/~spes/) per la produzione di ioni radioattivi di seconda generazione, che permetterà di investigare zone della carta dei nuclei al momento inaccessibili (terra incognita). SPES è in fase di costruzione presso i Laboratori Nazionali di Legnaro e fornirà fasci di alta intensità di nuclei radioattivi ricchi di neutroni con masse 80<A<130. Questi fasci daranno la possibilità di studiare l’evoluzione stellare e l’abbondanza degli elementi nell’universo, nonché il comportamento della materia nucleare con rapporto di neutroni su protoni molto elevato. Coordinatore dello Steering Committee del progetto SPES è G. La Rana.


 L'esperimento NUCL-EX.SPERIMStudio della fissione dei nuclei atomici e della formazione degli elementi super-pesanti (http://www.bo.infn.it/nucl-ex/)

Nell’ambito di questa linea di ricerca, i fisici realizzano esperimenti presso i Laboratori Nazionali di Legnaro con l’apparato 8pLP, adatto alla rivelazione di particelle cariche e frammenti pesanti. L’obiettivo è di studiare proprietà della materia nucleare e del processo di fissione ancora sconosciute quali la natura della viscosità della materia nucleare e la sua dipendenza dalla forma e dalla temperatura nucleare. Il gruppo è inoltre impegnato in esperimenti mirati alla scoperta di nuove strade per la sintesi di elementi super-pesanti (Z > 110, N>170), situati nella parte superiore della carta dei nuclidi, una zona inesplorata ed impossibile da raggiungere con metodi convenzionali di fusione nucleare. Si potranno cosi esplorare concetti come “numeri magici” e “isola di stabilità” che contribuiranno a spiegare perché alcuni nuclei sono più stabili di altri. Inoltre questi studi daranno la possibilità di verificare quegli stessi modelli della struttura dei nuclei atomici che prevedono l’esistenza dei nuclei super-pesanti. Partecipano all’esperimento G. La Rana e E. Vardaci (responsabile locale).

L'esperimento NUCL-EX.FAZIA 

(http://fazia2.in2p3.fr/spip/spip.php?rubrique11)

 

Il progetto FAZIA ragruppa più di 10 Istituzioni nell'aria di fisica nucleare di reazioni indotte da ioni pesanti ad energie incidenti attorno e inferiori all'energia di Fermi (10-100AMeV). Lo scopo del progetto è di costruire un rivelatore a 4π per la rivelazione di particlelle cariche, con alta granularità e ottima risoluzione energetica, in massa e in carica.  Il rivelatore FAZIA sarà usato con fasci di ioni stabili e radioattivi prodotti a LNL-Legnaro, LNS-Catania, GANIL-SPIRAL and SPIRAL2 in Francia, GSI-FAIR in Germania oppure a EURISOL, la facility europea per la produzione di fasci radioattivi che sarà costruita al 2020. La fisica che sarà studiata è relativa alla Dinamica e Termodinamica dei nuclei esotici, esplorando il grado di libertà dell'isospin il suo ruolo nell'Equazione di Stato della Materia nucleare. Partecipano al progetto M. La Commara, I. Lombardo, A. Ordine, G. Spadaccini e M. Vigilante (responsabile locale).