Fisica nucleare

Fisica nucleare

La sperimentazione con Antiprotoni al Low Energy Antiproton Ring (L.E.A.R.) del CERN inizia nell’ambito della Collaborazione Internazionale PS179 utilizzante una Streamer Chamber riempita con neon o con elio per visualizzare le tracce delle particelle elettricamente cariche coinvolte nella collisione di un antiprotone p con il nucleo del gas di riempimento. Questo rivelatore delle dimensioni di 90x70x18 cm3 é posto in un campo magnetico di 0.5 tesla per misurare la quantità di moto delle particelle cariche dalla loro curvatura nonchè identificarne la natura. Le energie cinetiche del proiettile p sono state 180 MeV, 49 Mev, 20 Mev in funzione delle prestazioni del deceleratore L.E.A.R. nel corso degli anni. Al di sotto di queste energie dell’antiprotone il processo di collisione nucleare non può più essere descritto utilizzando l’approssimazione di Glauber (premio Nobel 2005).
Oltre che per le diverse reazioni nucleari a queste energie, l’interazione dell’antiprotone con i nuclei del gas bersaglio é stata studiata anche a seguito della loro cattura a “riposo”. Questo é stato ottenuto inserendo opportuni spessori di materiale sulla linea del fascio dei p prima del rivelatore. Mentre si chiudeva nel 1985 la prima fase delle ricerche al L.E.A.R. ed il deceleratore veniva modificato per ottenere energie degli antiprotoni ancora più basse sino a 5,3 MeV nella fase successiva, il Prof. Lodi Rizzini realizzava con un nuovo ed originale metodo la misura della sezione d’urto (probabilità) dell’annichilazione degli antiprotoni su nuclei di elio ad 1 MeV, in assoluto all’epoca di gran lunga quella a più bassa energia dei p.
Questa prima misura aprirà la strada ai tentativi per raggiungere lo stesso valore nell’interazione di antiprotoni con altri nuclei a partire da quello dell’idrogeno, il protone (p). Nell’ambito della collaborazione PS201 OBELIX questo obiettivo é stato realizzato almeno parzialmente con la sorprendente scoperta di un valore per la sezione d’urto d’annichilazione dell’antiprotone di circa 1 MeV di energia cinetica di egual valore sia sul nucleo dell’idrogeno, che del deuterio e dell’elio4. Antiproton-light nuclei annihilation cross section (PS201)Questo imprevisto risultato é stato peraltro confermato, nel caso del deuterio, dallo studio del relativo atomo antiprotonico nello stato fondamentale. Di questa situazione “sorprendente” ed in antitesi con una visione “geometrica” della dimensione dei vari nuclei ha trattato anche il CERN Courier del luglio/agosto 2000. Questa osservazione ha portato anche ad articoli “interpretativi” tra cui ci piace segnalare

A. Bianconi et al.,
Limits on the low-energy antinucleon-nucleus annihilations from the Heisenberg principle
Europhysics Letters 54, 443 (2001)

Il gruppo di Brescia proponeva quindi di completare ed estendere alle più basse energie possibili lo studio dell’annichilazione di antiprotoni su nuclei alla Collaborazione ASACUSA. Questo programma scientifico é entrato a far parte di quello della Collaborazione dopo l’approvazione dell’SPSC Committee del CERN nel giugno 2005. La relativa presa dati inizierà nel 2006 ad energie di 5 MeV.
La presa dati ad energie di 1 KeV e minori é prevista dal 2007.

E. Lodi Rizzini et al.,
Antiproton-Nucleus annhilation at very low energies down to capturein corso di pubblicazione da American Institute of Physics (2005) ASACUSA Collaboration CERN-SPSC 2005-002; SPSC-97-19 Spectroscopy and Collisions Using Ultra Slow Antiprotons.

In figura l’apparato sperimentale proposto.disegno dell'apparato di Brescia per la Collaborazione Asacusa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ASACUSA Collaboration List

  • Austria
    M. Carnelli, H. Fuhrman, J. Marton, E. Widmann, J. Zmeskal
    Stefan Meyer Institut für subatomare Physik, Boltzmanngasse 3, 1090 Vienna, Austria
  • Denmark 
    H. Knudsen, P. Kristiansen, U. I. Uggerhoj
    Department of Physics and Astronomy, University of Aarhus, DK-8000 Aarhus C, Denmark
    S.P. Møller
    Institute for Storage Ring Facilities (ISA), University of Aarhus, DK-8000 Aarhus C, Denmark
    H.H. Andersen
    Niels Bohr Institute, Blegdamsvej 17, DK-2100 København Ø, Denmark
  • Germany 
    T. Ichioka
    MPI für Kernphysik (MPI-K), Heidelberg, Saupfercheckweg 1, 69117 Heidelberg, Germany
  • Hungary 
    D. Barna, D. Horváth, P. Zalán
    Research Institute for Particle and Nuclear Physics, H-1525 Budapest, Hungary
    B. Juhász, K. Tökési
    Institute of Nuclear Research (ATOMKI), H-4001 Debrecen, Hungary
  • Italy
    M. Corradini, M. Leali, E. Lodi Rizzini, L. Venturelli, N. Zurlo
    Dipartimento di Chimica e Fisica per l’Ingegneria e per i Materiali, Università di Brescia, 25123 Brescia, Italy
  • Japan 
    A.J. Dax, J. Eades , R.S. Hayano, T. Ishikawa, K. Gomikawa, N. Ono, W. Pirkl, T. Yamazaki
    Department of Physics, University of Tokyo 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo 113-0033, Japan
    K. Komaki, Y. Nagata, H.A. Torii, Y. Yamazaki
    Institute of Physics, University of Tokyo, Komaba 3-8-1, Meguro-ku, Tokyo 153-8902, Japan and Atomic Physics Laboratory, RIKEN, Wako 351-01, Japan
    Y. Kanai, N. Kuroda, A. Mohri, N. Oshima, M. Shibata, V. Varentsov, M. Wada
    Atomic Physics Laboratory, RIKEN, Wako 351-01, Japan
  • Switzerland 
    M. Hori
    CERN, H-1211 Genève 23, Switzerland
  • United Kingdom 
    M. Charlton
    Department of Physics, University of Wales Swansea, Singleton Park, Swansea, SA2 8PP, UK
    R. McCullough
    Dept. of Pure and Applied Physics, Queen’s University Belfast University Road, Belfast BT7 1NN, UK

Nel frattempo il gruppo di Brescia ha partecipato al programma di fisica nucleare con fasci di pioni positivi e negativi e l’apparato streamer-chamber in campo magnetico presso il sincrofasotrone di Dubna, esperimento DUBTO. L’analisi degli eventi su elio 4 é in corso mentre si é purtroppo verificato un grave incendio presso l’acceleratore il cui prossimo funzionamento è in forse. Questo comporta la temporanea sospensione del programma PAINUC.

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