Studio dei nuclei radioattivi (esotici)
Dei nuclei noti (circa 3000), solo una piccola parte (287) corrisponde a nuclei stabili primordiali esistenti in natura, il resto corrisponde a nuclei radioattivi. 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 abbondanza 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, la facility EXOTIC presso i Laboratori Nazionali di Legnaro che produce in volo fasci di nuclei radioattivi leggeri di bassa energia, mediante reazioni in cinematica inversa indotte dai fasci dell’acceleratore Tandem-XTU su bersagli gassosi raffreddati. Un apparato sperimentale, costruito nell’ambito della collaborazione EXOTIC, è installato sul piano focale della facility. La fisica accessibile usando i fasci radioattivi prodotti da EXOTIC riguarda: a) studio della struttura dei nuclei radioattivi e della loro dinamica in reazioni nucleari con nuclei bersaglio di varie masse; b) effetti di clustering α in nuclei leggeri radioattivi; c) misure dirette e indirette che permettono la comprensione di processi astrofisici esplosivi nei quali questi nuclei radioattivi sono coinvolti e d) misure di sezione d’urto di fusione a energie incidenti attorno alla barriera Coulomb, usando la facility come separatore del fascio incidente dai residui di fusione-evaporazione.
I ricercatori di Napoli collaborano inoltre al progetto di una nuova struttura (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 stato G. La Rana.
