istituto nazionale di fisica nucleare preventivo per l ... · intende inoltre portare avanti le...

ISTITUTO NAZIONALE DI FISICA NUCLEAREPreventivo per l'anno 2005

StrutturaLNL

Codice Esperimento GruppoALICE_PIX 3

Resp. loc.: VANNUCCI Luigi

PREVENTIVO LOCALE DI SPESA PER L'ANNO 2005In KEuro

VOCIDI

SPESADESCRIZIONE DELLA SPESA

IMPORTI A cura dellaComm.neScientificaNazionale

Parziali Totale Compet.

SJ di cui SJ

Meetings Alice−ItaliaRelazioni con il gruppo di CataniaRelazioni con il gruppo di Bari

3,02,52,5

8,0

Test beam (4 settimane, 2 persone)Relazioni con il gruppo CERN (4 settimane, 2 persone)Alice−week (3 settimane, 1 persona)ITS−week (3 settimane, 1 persona)

11,011,04,04,0

30,0

Cavi, connettori, adattatoriMinuteria per manipolazioneFlange e materiale da vuoto

2,02,52,0 6,5

Consorzio Ore CPU Spazio Disco Cassette Altro

Elettronica di controllo per test rivelatori a pixelAlimentatore triplo stabilizzato per l'elettronicaAlimentatore per rivelatoriCrate NIMOscilloscopio portatileProbe cardElettronica per test del fast−OR

7,06,04,05,03,03,010,0

38,0

Totale 82,5 di cui SJ0,0

Sono previsti interventi e/o impiantistica che ricadono sotto la disciplina della legge Merloni ? Breve descrizione dell'intervento:

Mod EC./EN. 2 (a cura del responsabile locale)


StrutturaLNL



ALLEGATO MODELLO EC2

Mod EC./EN. 2a Pagina 1 (a cura del responsabile locale)


StrutturaLNL






StrutturaLNL



COMPOSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA

N RICERCATORECognome e Nome

QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica

%Dipendenti Incarichi Dipendenti Incarichi

Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. Ruolo Art. 23Ass.

Tecnol. 12345

CINAUSERO Marco FIORETTO Enrico PRETE Gianfranco RICCI Renato Angelo VANNUCCI Luigi

Ric.I RicD.R.

Ric.P.O.

33333

3030307070

Numero totale dei Tecnologi Tecnologi Full Time Equivalent

00

NTECNICI

Cognome e Nome

Qualifica%Dipendenti Incarichi

Ruolo Art. 15Collab.tecnica

Assoc.tecnica

Numero totale dei ricercatori Ricercatori Full Time Equivalent

52.3

Numero totale dei Tecnici Tecnici Full Time Equivalent

00

SERVIZI TECNICI Annotazioni:

Denominazione mesi−uomo

Osservazioni del direttore della struttura in merito alladisponibilità di personale e attrezzature

Il supporto richiesto è compatibile con le risorse della struttura


ISTITUTO NAZIONALE DI FISICANUCLEARE

Preventivo per l'anno 2005

Codice Esperimento GruppoFIESTA 3

Rapp. Naz.: Emanuele VardaciRappresentante nazionale: Emanuele VardaciStruttura di appartenenza: NAPosizione nell'I.N.F.N.:

PROGRAMMA DI RICERCA

A) INFORMAZIONI GENERALI

Linea di ricercaStudio dei meccanismi di reazioni nucleari indotte da ioni pesanti

Laboratorio ovesi raccolgono i dati

LNL, JYFL (Jyvaskyla, Finland)

Sigla delloesperimento assegnata dallaboratorio

FIESTA

Acceleratore usatoTANDEM XTU + LINAC ALPI

CICLOTRONE SUPERCONDUTTORE K130 (Jyvaskyla)

Fascio(sigla e caratteristiche)

IONI PESANTI AD ENERGIE < 15 Mev/A

FASCI PULSATI a 800 ns

Processo fisicostudiato

− Dinamica delle fissione in sistemi di

fissilita' intermedia e pesanti;− Decadimento di nuclei caldi e dipendenza delladensita' dei livelli dall'isospin

Apparato strumentaleutilizzato

Sistema di rivelazione 8pLP; Rivelatore a tempo di volo per i frammenti di fissione

(nuovo sviluppo basato su CORSET); apparato MAIALE per la misura delle sezioni d'urtodei residui di evaporazione;Apparato HENDES (JYFL) per la misura dei neutroni nelcanale di fissione

Sezioni partecipantiall'esperimento

FI, LNL, NA

Istituzioni esterne all'Entepartecipante

FLNR (Dubna), JYFL (Jyvaskyla, Finlanda)

OMSK State University (Federazione Russa)

Durata esperimento3 anni

B) SCALA DEI TEMPI : piano di svolgimento

PERIODO ATTIVITA' PREVISTA

2005

1.messa in opera di due braccia rivelatori

per frammenti di fissione con test;2.messa in opera di nuovo rivelatore anulare per ER;3. 1 turno di misura ed analisi dati.

2006Completamento della parte strumentale;

test e prese dati

2007Esperimenti presso LNL ed Laboratorio acceleratore di Jyvaskyla;

Analisi dati

Mod EN. 1 (a cura del responsabile nazionale)

mailto:


StrutturaLNL


Resp. loc.: Gianfranco Prete


VOCIDI




SJ di cui SJ

Riunioni Collaborazione ed Analisi Dati: 2 Riunioni (3 giorni/riunione, 3Ricercatori; Viaggio 350, albergo 300, pasti 180) Tot = 3 Ric x 2 riunioni(360+350+300+180) = 7140 euro

5,0

5,0

Turni Misura JYFL: 1 turno di misura per 2 ricercatori 8 giorni/turno Diaria180euro /giorno Viaggio 800 euro /turno Tot = 2 Ric x 1 turno (8 giorni x 180e + 800) = 4480 euro

Riunioni collaboratori esteri per progettazione/realizzazione rivelatori edanalisi dati: per 1 ricercatore 8 giorni/viaggio/anno Diaria 180euro /giornoViaggio 800 euro Tot = 1 Ric x 1 viaggio

4,5

2,57,0

Mantenimento Apparato:Sostituzione 10% dei circa 200 Silici (1.5Keuro/Si)

riparazione moduli elettronica

consumo vario e magazzino

disegni e lavorazioni meccaniche per inserimento pompa

sviluppo telescopio rivelatore PPAC anulare a 8 settori (camera in allumino,elettrodi, montaggio in 8pLP)

20,0

10,0

5,0

10,0

7,0

52,0


pompa criogenica per uso MCP

misuratore vuoto

2 Quad CFD Ortec 935 per PPAC a settori per residui di evaporazione

2 TAC per bracci di volo MCP

2 crate NIM

ricambi moduli elettronica (parziale restituzione sez. Padova) 4 quad logicPhillips 755 2 quad SCA Ortec 850 2 gate generator Ortec GG8000

ricambi moduli elettronica (parziale restituzione sez. Padova) 1 octaldiscriminator Phillips 705 4 delay Caen N108 1 quad coinc Caen N455 2 dualOR Caen N113

scheda HV 6000Volt per sistema SY527 Caen A832

1 PC Analisi dati 1 PC controlli apparato(in sostituzione di PC obsoleto)

20,0

5,0

9,0

6,0

16,0

30,0

10,0

5,0

6,0

107,0


StrutturaLNL








Rapp. Naz.: Emanuele Vardaci

PREVENTIVO GLOBALE DI SPESA PER L'ANNO 2005

In KEuro

Struttura

A CARICO DELL' I.N.F.N. A

caricodi altriEnti

Missioniinterne

SJ

Missioniestere

SJ

Materialedi

consumo

SJ

Trasportie

facchinaggi

SJ

Spesedi

calcolo

SJ

Affittie

manutenz.

SJ

Materialeinventariabile

SJ

Costruzioneapparati

SJ

TOTALECompet.

SJ

FILNLNA

TOTALI

6,05,0

24,5

2,57,0

11,5

5,052,036,0

26,0107,0

44,0

39,5171,0116,0

0,00,00,0

35,5 21,0 93,0 177,0 326,5

NB. La colonna A carico di altri enti deve essere compilata obbligatoriamente

Mod EC./EN. 4 (a cura del responsabile nazionale)


Nuovo esperimento GruppoFIESTA 3

PROPOSTA DI NUOVO ESPERIMENTO

Vedi allegato

Mod EN. 5 Pagina 1 di 2 (a cura del rappresentante nazionale)


Nuovo esperimento GruppoFIESTA 3

PROPOSTA DI NUOVO ESPERIMENTO

Mod EN. 5 Pagina 2 di 2 (a cura del rappresentante nazionale)

FIESTA: Programma di ricerca 2005-2007 1. Introduzione Per il triennio 2005-2007 la collaborazione FIESTA intende portare avanti le seguenti due linee di ricerca con misure da effettuarsi prevalentemente con l'apparato 8πLP presso i Laboratori Nazionali di Legnaro: lo studio della dinamica della fissione e gli effetti dell’isospin sulla densita’ dei livelli. La prima linea di ricerca si propone un passo in avanti nella determinazione della viscosita’ nucleare, quantita’ ancora affetta da notevole incertezza, studiandone la dipendenza dalla temperatura e forma dei nuclei. Lo studio degli effetti dell’isospin e’ di notevole interesse in fisica nucleare ed, in particolare, per la futura sperimentazione con fasci radioattivi. Dopo lo sviluppo strumentale affrontato negli scorsi anni, la collaborazione intende focalizzare la sua attivita’ sull’approfondimento dei suddetti temi mediante la presentazione di nuovi esperimenti che comportano la prosecuzione nello sviluppo di codici per il modello statistico, la collaborazione con un gruppo della Omsk State University per lo sviluppo di modelli dinamici della fissione, e un limitato sviluppo strumentale. Quest’ultimo riguardera’ la realizzazione di un nuovo sistema di rivelatori a tempo di volo per frammenti di fissione 8πLP-CORSET, e di un rivelatore anulare a gas per la rivelazione dei residui di evaporazione. Il primo sistema consentira’ la misura della massa e TKE dei frammenti che oltre a permettere una piu’ efficace selezione dei canali di fissione, aprira’ la strada ad una nuova classe di esperimenti sulla competizione fusione-fissione, quasi-fissione e fissione rapida. Il nuovo rivelatore anulare portera’ un consistente aumento di efficienza nella rivelazione dei residui, con conseguente miglioramento della statistica degli eventi del canale evaporativo, importante per una analisi piu’ accurata degli spettri delle particelle. La collaborazione intende inoltre portare avanti le linee di ricerca anche con esperimenti da realizzarsi in collaborazione con ricercatori della Universita’ di Jyvaskyla (Finlandia) e del Flerov Laboratory of Nuclear Reaction in Dubna (Federazione Russa). 2. Dinamica del processo di fissione e ruolo della viscosita’ nucleare Lo studio della dinamica del processo di fissione riveste un importanza rilevante nel quadro degli studi dei meccanismi di reazione in collisioni indotte da ioni pesanti. Il processo di fissione rappresenta un esempio naturale della evoluzione di un sistema dissipativo a molti corpi in cui il moto collettivo dei nucleoni verso la barriera e’ fortemente dipendente sia da gradi di liberta’ di particella singola sia da gradi di liberta’ collettivi quali la temperatura e la forma del nucleo. Il meccanismo attraverso cui l’energia del canale d’ingresso e’ dissipata e’ tuttora un argomento ampiamente dibattuto, manifestato anche dalla grande mole di lavori teorici degli ultimi anni [1-9]. La presenza di effetti dinamici nel processo di fissione e’ stata inizialmente ipotizzata dal confronto delle molteplicita’ misurate dei neutroni di prescissione con quelle previste dal modello statistico [10]. Diversi studi dimostrano [11] che esiste un dominio di energia oltre il quale il modello statistico sottostima significativamente tali molteplicita’ oltre che per i neutroni anche per le particelle cariche e i fotoni di GDR, e che l’entita’ di tale discrepanza cresce con la temperatura. Queste osservazioni hanno portato a concludere che il moto collettivo dei nucleoni dall’equilibrio alla scissione e’ rallentato dalla viscosita’ nucleare condizionando fortemente la competizione tra la fissione e gli altri canali aperti all’inizio del decadimento. Consequentemente, l’emissione di particelle e fotoni di GDR risulta essere piu’ favorita di quanto previsto sulla base di un modello puramente statistico del decadimento. Cio’ implica anche che la misura di particelle e fotoni di prescissione rappresentano un sonda efficace per lo studio della scala temporale della fissione e della viscosita’ nucleare.

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Per tener conto della evoluzione temporale del sistema composto verso la barriera, sono state proposte diverse modifiche del modello statistico che consistono principalmente nella introduzione di un parametro temporale entro il quale la probabilita’ fissione e’ considerata soppressa (delay time o buildup time), e di un termine di soppressione delle larghezza di Bohr-Wheeler legato alla viscosita’ nucleare tramite il parametro γ (fattore di Kramer) [12,13]. Tutto cio’ e’ un modo semplice per inserire un effetto dinamico in un modello che non tratta esplicitamente il tempo. Naturalmente, l’estrazione dei tempi e del parametro γ lascia molte questioni ancora aperte, che riguardano i valori dei tempi di ritardo, la natura ad un corpo o due corpi della dissipazione, oltre che la sua dipendenza dalla temperatura e forma del nucleo. La scala temporale stimata in questi approcci e’ affetta da un notevole incertezza. I valori riportati in letteratura vanno da ≈ 5 a 400 x 10-21 s dipendendo dal sistema studiato e dal tipo di sonda sperimentale. La medesima conclusione si puo’ trarre sulle stime del parametro di viscosita’ γ.

Molto spesso il confronto tra i parametri estratti risulta anche essere complicato dal differente approccio formulato nei modelli. Va tuttavia sottolineato che la mancanza di vincoli restrittivi sui parametri di modello dovuto ad un numero insufficiente di osservabili sperimentali puo’ essere sorgente di discrepanze cosi’ come una trattazione approssimata di aspetti importanti come ad esempio la dipendenza della evaporazione dalla deformazione del nucleo. E’ quindi estremamente cruciale usare il maggior numero possibile di osservabili sperimentali per vincolare i parametri rilevanti di modello e tentare di usare un unico set di parametri di ingresso per riprodurre il quadro fisico generale dei dati. Frequenti sono, infatti, i casi in cui piu’ set di parametri di modello permettono di riprodurre gli stessi dati [14-18].

Un’estesa varieta’ di studi affronta il problema da un punto di vista puramente dinamico. Gli approcci sono sostanzialmente di due tipi: deterministico e stocastico. Nel primo, l’evoluzione temporale delle variabili collettive selezionate e’ ottenuta dalla soluzione numerica delle equazioni di Eulero-Lagrange[4]. Nel secondo [1,3,5-9], l’evoluzione temporale e’ descritta da equazioni di diffusione, di tipo Langevin o Fokker-Planck, come avviene nel caso del moto di particelle Browniane che interagiscono stocasticamente con un mezzo, che costituisce il “bagno termico”. La forza dissipativa e’ di tipo random. La differenza sostanziale fra i due approcci e’ che il secondo tratta esplicitamente le fluttuazioni nei gradi di liberta’ collettivi. Una delle primarie questioni che i modelli dinamici hanno aperto riguarda la natura stessa della dissipazione, ovvero se la dissipazione e’ regolata da un meccanismo ad un corpo (collisioni dei nucleoni con un barriera di potenziale) o a due corpi come nel caso dei fluidi. L’approccio di Langevin a due dimensioni e’ stato formulato per analizzare la TKE e le molteplicita’ di prescissione per il nucleo 200Pb [1]. Si e’ concluso che la dissipazione ad un corpo e’ in grado di riprodurre entrambe le quantita’, mentre la dissipazione a due corpi e’ in grado di riprodurre solo la TKE. Questo implica che la correlazione massa-TKE non e’ in grado da sola di chiarire questo punto. Cio’ e’ d’altronde anche ragionevole visto che la distribuzione in massa e TKE dei frammenti nella fusione-fissione non e’ altro che il prodotto di un lungo processo di termalizzazione. Invece, nel caso della quasi-fissione, a causa del minore tempo di interazione, il moto della massa verso la simmetria viene interrotto prima del raggiungimento della simmetria, e cio’ può essere significativamente sensibile agli effetti dissipativi. Questo significa che la correlazione massa-TKE nella quasi-fissione può costituire una sonda piu’ efficace per lo studio della dissipazione che non la stessa correlazione nella fusione-fissione. La mancanza di un risultato decifrabile della natura della dissipazione viene comunque affermata in molti lavori [12,13], ed anche utilizzando la sonda fotonica non sembra possibile raggiungere un risultato a favore dell’uno o dell’altro modello [13]. Recentemente, il modello dinamico alla Langevin e’ stato esteso a tre dimensioni [5,8].

Un contributo interessante sulla questione della variabilita’ dei risultati sulla viscosita’ nucleare e’ stato recentemente proposto in [9]. Calcoli dinamici su isotopi ed isobari con rapporto N/Z variabile sono stati effettuati usando l’equazione di diffusione di Smoluchowski. Si e’ ottenuto che le molteplicita’ di prescissione delle particelle leggere al variare del coefficiente di viscosita’ per valori diversi di N/Z mostrano una diversa dipendenza . In particolare, per rapporti di N/Z vicini

2

a 1.2-1.3, le molteplicita’ di particelle cariche sono piu’ sensibili alla viscosita’; all’aumentare del rapporto N/Z (1.4-1.5) il risultato si inverte a favore delle molteplicita’ neutroniche. Questa questione va naturalmente approfondita, ma gia’ fornisce una chiave di lettura sulla importanza della scelta della sonda piu’ adatta, e sulla necessita’ di un continuo miglioramento delle capacita’ previsionali di osservabili fisiche nei modelli dinamici.

Se i valori del coefficiente di viscosita’ γ possono differire anche di un fattore 10 sulla base del confronto dei dati sperimentali con modelli statici e dinamici, ancora piu’ drammatico e’ il quadro proposto sul piano dei modelli microscopici, dove i valori del suddetto parametro spaziano su tre ordini di grandezza [19]. Va tuttavia ancora sottolineato che la mancanza di vincoli sui parametri di modello dovuto ad un numero insufficiente di osservabili sperimentali puo’ essere, in certi casi, sorgente di discrepanze cosi’ come un limitato trattamento di effetti importanti come la dipendenza della evaporazione dalla deformazione del nucleo.

La collaborazione FIESTA intende contribuire al suddetto quadro con un programma di ricerca a piu’ livelli, incentrato sulla opportunita’ unica, realizzabile con l’apparato 8πLP, di poter misurare simultaneamente diverse osservabili cruciali (es. distribuzione M-TKE, molteplicita’ di particelle cariche nel canale di fissione e residui di evaporazione) con elevata copertura angolare per un grande intervallo di masse. La piu’ efficace misura dei frammenti di fissione, anche per sistemi pesanti, e’ offerta dallo sviluppo del nuovo sistema di rivelazione a tempo di volo che si propone.

Il programma si sviluppa in tre anni e si articola sui seguenti tre punti: 1) upgrade dei rivelatori di trigger, 2) nuove proposte di esperimento che prevedono una scelta accurata del canale d’ingresso, in particolare sistema di fissilita’ intermedia e sistemi dove gia’ sono state misurate alcune osservabili rilevanti, 3) sviluppo di codici e di modelli per quanto riguarda il modello statistico, e di modelli dinamici della fissione sui quali si e’ aperta una collaborazione con un gruppo della Omsk State University.

Si intendono studiare sistemi di fissilita’ intermedia che offrono diversi vantaggi rispetto ai sistemi di maggiore fissilita’: una sezione d’urto di fissione confrontabile con quella dei residui di evaporazione, una molteplicita’ di particelle cariche maggiore di circa un ordine di grandezza, e siccome il cammino dal punto sella al punto di scissione e’ molto breve, il ruolo della dinamica di pre- sella e’ molto piu’ importante. Queste proprieta’ si traducono in un numero molto maggiore di vincoli sui modelli che in altri casi. In particolare, i sistemi di interesse sono 32S + 126Te, 16O + 142Nd, 64Ni + 94Zr, 16O + 172Yb.

L’upgrade del sistema di rivelazione dei frammenti puo’ inoltre garantire la possibilita’ di effettuare studi anche su sistemi pesanti, ed in particolare su quei sistemi utilizzati finora per lo studio della dinamica del canale d’ingresso finalizzata alla ricerca degli elementi super–pesanti.

2a. Sistema a tempo di volo per i frammenti di fissione e rivelatore anulare a gas per i residui di evaporazione.

La linea di ricerca presentata richiede misure di particelle leggere o fotoni in coincidenza con i frammenti di fissione o i residui di evaporazione. I frammenti di fissione sono selezionati, nell’attuale configurazione dell’apparato 8πLP, usando coincidenze cinematiche binarie tra i rivelatori al silicio dei ring E, F o G (Fig.1) e non e’ possibile dedurre la loro massa ed energia, ad esclusione di una grossolana separazione tra la parte simmetrica o asimmetrica della distribuzione di massa prevista per i frammenti di fissione. Cio’ comporta una limitazione nella tipologia di sistemi studiabili (l’angolo tra i rivelatori che partecipano alla coincidenza deve essere vicino all’angolo di folding dei due frammenti), nel confronto delle molteplicita’ di prescissione con i modelli, e non consente di rivelare i frammenti agli angoli in avanti, ne’ per i sistemi pesanti (A~ 200-250) ne’ per quelli con A~150. In realta’, la geometria presente e’ ottimale per i sistemi di fissilita’ intermedia che sono stati l’oggetto principale dei precedenti studi della collaborazione [20, 21,22].

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Dal quadro fisico descritto in precedenza, si evince che uno studio sistematico della dinamica della fissione deve necessariamente considerare molte osservabili su un gran numero di sistemi e di energie di eccitazione. Il sistema a tempo di volo proposto, basato sul sistema CORSET [23] sviluppato a Dubna, permette la determinazione della massa ed energia dei frammenti con una risoluzione ∆M ~ 3 su una base di volo di appena 15 cm nel caso di sistemi composti con A~250. Da simulazioni effettuate dal gruppo partner di Dubna, e’ possibile raggiungere una risoluzione ∆M = 1 nella regione di massa A~150 con una base di volo di 35 cm, che risulta essere possibile nell’attuale camera di scattering.

Per montare i rivelatori di start e stop si e’ disegnato un supporto a tronco di piramide da inserire al posto di un telescopio della BALL finora preposto a rivelare i frammenti di fissione . In questo tipo di “imbuto” sara’ montato il rivelatore di start, opportunamente ridisegnato nella geometria, ed il rivelatore di stop, che rimane immutato nel disegno e nelle dimensioni rispetto a quello usato in CORSET (9 x 6 cm2). Al fine di rendere l’imbuto leggero e sufficientemente rigido, si e’ pensato di realizzarlo in fibra di carbonio. Per far cio’ e’ necessario realizzare due stampi, il maschio e la femmina, in alluminio. Siccome le sezioni degli alloggiamenti in tutta la BALL sono solo di 3 tipi (ring E, F G hanno sezioni uguali rispettivamente a D, C e B) sara’ sufficiente realizzare solo tre tipi di imbuti, e quindi un totale di 6 stampi. In Fig. 2 sono mostrati i tre tipi di imbuto realizzati in cartone. Naturalmente sara’ necessario corredare questo sistema con moduli di elettronica.

Il sistema e’ composto di due braccia, ognuno dei quali contiene un rivelatore di start ed un rivelatore di stop sensibile alla posizione. L’interazione del frammento con il foglio di carbonio all’ingresso del rivelatore di start produce elettroni che sono convogliati, mediante un opportuno campo elettrico, a 900 verso il basso, e sono raccolti da un micro-channel plate. Il rivelatore di stop e’ invece costituito da due micro-channel plate paralleli e da una griglia. I tempi di salita dei segnali dai micro-channel plate sono dell’ordine dei 200 ps e al fine di raggiungere una adeguata risoluzione in massa e’ necessario utilizzare elettronica veloce. In Fig.3 sono mostrati i due rivelatori usati da CORSET, mentre in Fig. 4 e’ mostrato lo schema della elettronica necessaria. In un recente esperimento effettuato presso i Laboratori di Legnaro con l’apparato MAIALE, si e’ testata la validita’ di un tale sistema di rivelazione con la reazione 32S + 109Ag a 180 MeV. In Fig.5 e’ mostrata la mappa massa-TKE ottenuta con una base di volo di soli 15 cm.

Per cio’ che riguarda la selezione dei residui di evaporazione, l’utilizzo di un telescopio a PPAC si e’ dimostrata una tecnica adeguata nell'apparato 8πLP. Il telescopio e’ formato da due PPAC coassiali e da un assorbitore tra il primo e il secondo. Tale tecnica e’ basata sulla misura del tempo di volo con il primo PPAC rispetto ad un tempo di riferimento dall'Acceleratore (RF) e su un sistema di VETO che elimina gli eventi elastici, quasi elastici e di fissione; il veto e’ fornito dal secondo PPAC il quale viene raggiunto solo da questi eventi poiche’ l’assorbitore ferma i residui di evaporazione in quanto hanno uno stopping power molto piu’ alto. Il sistema attualmente utilizzato e’ costituito da 4 telescopi con piccolo angolo solido (0.3 msr). I due PPAC del telescopio sono posti a una distanza di circa 20 cm e l’assorbitore e’ costituito dal gas di riempimento. Questa configurazione ha il vantaggio di poter modulare lo spessore dell’assorbitore ma soffre per un alto effetto di scattering multiplo che rende meno efficace il veto e per condizioni di pressione non ottimale per i PPAC (50-200 Torr a seconda della reazione). La nuova configurazione proposta e’ una evoluzione di quanto gia’ utilizzato e prevede la realizzazione di due rivelatori a PPAC anulari ad 8 settori, ad una distanza di 1 cm, e separati da un assorbitore solido. In questo modo si potra’ aumentare la copertura angolare, ridurre gli effetti di scattering multiplo, e utilizzare una pressione di lavoro ottimale per il funzionamento dei PPAC. 2b. Misure complementari.

Dal quadro fisico presentato risulta evidente l’importanza di effettuare misure su molte osservabili. Le molteplicita’ neutroniche nel canale di fissione e la sezione d’urto dei residui di evaporazione sono osservabili cruciali per la analisi dei modelli. Per questo motivo, ad integrazione

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delle misure effettuabili con l’apparato 8πLP, si intende proporre misure di molteplicita’ neutroniche presso il JYFL con l’apparato HENDES, e misure di sezioni d’urto dei residui di evaporazione con l’apparato MAIALE. 2. Effetti dell’isospin sulla densita’ dei livelli La densita’ dei livelli nucleari entra in molto aspetto delle reazioni nucleari, ed in particolare, nella astrofisica nucleare. Una grande varieta’ di lavori ha avuto come oggetto questa quantita’, la cui espressione comunemente usata e’ basata sul modello a gas di Fermi. Allo stato attuale, la densita’ dei livelli e’ stata studiata solo per i nuclei vicini alla valle di stabilita’, e principalmente sul lato neutron-deficient. A partire dal lavoro di Bethe [24], molti ingredienti sono stati inclusi, quali gli effetti di shell ed il pairing. Il parametro principale della densita’ dei livelli a e’ stato oggetto di numerosi studi a bassa ed alta energia di eccitazione. Il passaggio dal valore previsto alle basse temperature, tipicamente di A/8.5 MeV-1 , a quello previsto dal modello a gas di Fermi e’ supportato da diverse osservazioni [25]. Con la prescrizione di Fermi, il modello statistico e’ riuscito a produrre una gran quantita’ di dati in studi con reazioni indotte da nuclei stabili. Tuttavia, gli effetti dell’isospin sono tipicamente trascurati in quanto si prevede che siano trascurabili per i nuclei composti vicini alla valle di stabilita’, ovvero quelli prodotti in reazioni con nuclei stabili. Nel modello di Fermi, gli effetti dell’isospin sono rappresentati da un termine che dipende da T3=(N-Z)/2, e dalla densita’ degli stati di particella singola alla energia di Fermi. Il modello prevede una diminuzione nel valore della densita’ dei livelli all’aumentare di |T3|.

Recentemente è stato osservato che le densità dei livelli misurate per nuclei in un ampio intervallo di massa, sono meglio riprodotte adottando un termine di isospin legato alla differenza Z-Zo del nucleo dalla valle di stabilità, piuttosto che adottando il termine di isospin classico legato a N-Z [26]. Questi effetti, che avrebbero forti implicazioni per nuclei lontani dalla valle di stabilità, possono essere importanti anche per nuclei relativamente vicini alla valle di stabilità, come nel caso del nucleo composto formato nella reazione 32S + 107Ag. Per questo sistema abbiamo effettuato recentemente un esperimento con l’apparato 8πLP in cui le molteplicita’ e gli spettri in energia dei protoni e della particella alpha in coincidenza con i residui di evaporazione sono stati misurati. Calcoli di modello statistico con l’inclusione degli effetti di isospin di cui sopra avevano, infatti, mostrato una sostanziale variazione delle molteplicità e delle forme spettrali delle particelle evaporate dal nucleo composto. In Fig.6 e’ mostrata la distribuzione sperimentale di molteplicita’ differenziale delle particelle alpha confrontata con le previsioni del modello statistico con e senza il nuovo termine di isospin. Anche se l’analisi dei dati e’ ancora in corso, il grafico mostra che solo sulla base di tale distribuzione non e’ possibile escludere l’importanza del temine di isospin proposto in [26]. L’analisi degli spettri energetici fornira’ elementi addizionali.

La collaborazione FIESTA ritiene che l’estensione di questa indagine ad altri sistemi sia di notevole interesse, anche in vista di futuri esperimenti con fasci radioattivi. Ad esempio, un ulteriore sistema su cui e’ interessante eseguire una prossima misura e’ 32S + 112Sn -> 144Dy* a Elab = 200 MeV con il quale si prevede una misura nel 2005. 3. Attivita’ nel triennio 2005-2007 Nel primo semestre del 2005, la collaborazione intende completare la costruzione ed il montaggio dei nuovi rivelatori di fissione per 2 braccia per il ring F, a cui andranno aggiunte altre due braccia entro il 2005 per il ring E o G. Per cio’ che riguarda l’elettronica, la collaborazione conta di poter disporre di tutta l’elettronica per poter equipaggiare almeno due braccia rimandando al 2006 il completamento per ulteriori braccia. Ancora sul piano sperimentale, la collaborazione intende installare il nuovo rivelatore anulare per i residui di evaporazione e la relativa elettronica. Nel 2006

5

la collaborazione intende completare il setup sperimentale con la aggiunta di ulteriori braccia sulla base dei test del 2005, ed intende iniziare una piu’ intensa attivita’ di presa dati. Nel 2007 l’attivita’ sara’ principalmente concentrata sulla sperimentazione con il setup completo e sull’analisi dei dati. 4. Milestones 2005 30.06.05 turno di misura con 8πlp sulla dinamica della fissione del sistema 32S + 126Te; 30.06.05 Completamento analisi turni O + Sm; 30.12.05 turno nel secondo semestre (o test completo del setup, o turno sugli effetti di isospin sulla densità dei livelli , o turno per la misura della sezione d’urto dei residui); 30.12.05 Completamento analisi dati dell’esperimento con MAIALE; 30.12.05 Turno presso JYFL con l’apparato HENDES per la misura di molteplicita’ neutroniche. Referenze

1. T. Wada et al., Phys. Rev. Lett. 70 (1993) 3538 2. C. Bhattacharya et al., Phys.Rev. C53 (1996) 1012 3. P. Frobrich and I.I. Gontchar, Phys. Rep. 292 (1998) 131 4. A.K. Dhara et al., Phys.Rev. C57 (1998) 2453 5. A.V. Karpov et al, Phys. Rev C63 (2001) 54610 6. G. Chaudhuri and S. Pal, Phys.Rev. C65 (2002)54612 7. P. Frobrich and I.I. Gontchar, Europhys.Lett. 57 (2002) 355 8. P.N. Nadtochy, Phys. Rev. C65 (2002) 64615 9. W. Ye, Progr. Theor. Phys. 109, no. 6 (2003) 933 10. D.J. Hinde et al., Nucl. Phys. A502 (1989) 497c 11. M. Thoennessen and G.F. Bertschet , Phys. Rev. Lett., 71 (1993) 4303 12. V.A. Rubchenya et al., Phys.Rev. C58 (1998) 1587 13. I. Dioszegi et al., Phys. Rev. C61 (2000) 24613 14. H. Ikezoe et al., Phys. Rev. C 46, 1922 (1992) 15. J.P. Lestone et al., Nucl. Phys. A559 (1993) 277. 16. J.P. Lestone et al., Phys. Rev. Lett. 70 (1993) 2245 17. A. Saxena et al, Phys. Rev. C49 (1994). 18. A. Chatterjee et al., Phys. Rev. C52 (1995) 3167. 19. C. Badimon, Thesis – CENBG, Bordeaux, 2001 20. G. La Rana et al., EPJ A16 (2003) 199 21. E. Vardaci et al., Phys.Atomic Nuclei 66, (2003) 1182, 22. E. Vardaci et al., Nucl.Phys. A734 (2004) 241 23. N. A. Kondratiev et al., A double-arm time-of-flight microchannel plate spectrometer

CORSET for correlation measurement of fission fragments and medium mass heavy ions, Proceedings of the 4th International Conference on Dynamical Aspects of Nuclear Fission, October 19-23 1998, Casta Papiernicka, Slovak Republic,Y. Oganessian, J.Kliman and S. Gmuca Eds., World Scientific Publishing Co., 2000, p. 431-437.

24. H.A. Bethe, Phys. Rev. 50,332 (1936) 25. See for example G. Nebbia et al., Phys. Lett. B 176 (1986) 20 26. S. I. Al-Quaraishi et al., Phys. Rev. C63, 065803 (2001)

6

Fig. 1 Matrice di correlazione energia-energia dei frammenti misurati : a) entrambi i frammento nel ring F, b) entrambi i frammenti nel ring G, c) uno dei frammenti nel ring F e l’altro nel ring G.

Fig. 2 Spicchio della BALL con imbuti in cartone.

7

Fig. 3. Rivelatori di start e stop del setup CORSET.

QDC ADC Y2HV

supply TAC

ADC CFD X2TAC

ADC CFD

Fig. 4. Schema dell’elettronica per il sistema CORSET a due braccia

beam

HV

supply

CFD

spSt1 s

sSt2 Sp

pliter pliter X

liter s

X1 Y1 Sp pliter

Y TOF2TAC

CFDGate QDC

dT TAC Scheme of coincidence

Gate ADC Start ADC

CFD

CFD

ADC TOF1TACCFD

ADC X1TACCFD

ADC Y1TAC

QDC

8

Fig. 5. Mappa Massa-TKE misurata con CORSET per il sistema 32S + 109Ag a 180 MeV.

Distribuzione di molteplicità alfa

0.00E+00

2.00E-05

4.00E-05

6.00E-05

8.00E-05

1.00E-04

1.20E-04

1.40E-04

1.60E-04

1.80E-04

2.00E-04

-40 10 60 110 160 210 260 310 360

Angolo rispetto al fascio

Mol

tepl

icità

diff

eren

zial

e

Dati sperimentali

Densità dei livelli standard

Densità dei livelli dipendente dall'isospin

Fig. 6. Distribuzione di molteplicita’ delle particelle alfa in coincidenza con i residui di evaporazione

9

Pompa criogenica L’installazione di una ulteriore pompa criogenica alla camera di scattering e’ necessaria per garantire un vuoto sufficiente per il corretto funzionamento dei nuovi rivelatori di frammenti di fissione. PC Controlli Il sistema di controlli dell’apparato 8πLP e’ gestito da due PC molto obsoleti. Si richiede la sostituzione di uno di essi nel 2005, e del secondo nel 2006. Richiesta di moduli di elettronica Le richieste di moduli di elettronica si dividono in due categorie: l’elettronica per i nuovi rivelatori e l’elettronica di trigger in sostituzione di quella che e’ stata ripresa dal gruppo della Sezione di Padova che partecipava alla collaborazione EDEN. Per cio’ che riguarda l’elettronica per 8πLP-CORSET, siccome si ritiene sufficiente per il primo anno dell’esperimento realizzare 4 braccia di TOF, dallo schema dell’elettronica allegato alla proposta di esperimento, si evince che ogni coppia di TOF necessita di 12 TAC a start e stop indipendenti, e 16 linee di CFD. I TAC devono avere un risoluzione temporale intorno ai 100 ps. Solo moduli NIM consentono tali prestazioni. Data la scansione temporale proposta, si richiede l’acquisto di 6 TAC nel primo anno. Rivelatori anulare per i residui La richiesta di 7 Keuro e’ per la costruzione della meccanica di contenimento dei PPAC e per la loro realizzazione. Sara’ inoltre necessario aumentare le linee di elettronica da 4 (attuali) a 8 con un costo di 18 Keuro per l'acquisto di CFD ORTEC 935 (e’ stato verificato che per misure di timing questi moduli hanno una migliore risoluzione rispetto a i CFD Camac utilizzati in 8πLP). Disk Server e PC per analisi dati Per la crescente necessita’ di eseguire simulazioni di modello ad alta statistica e per la crescente mole di dati e’ necessario potenziare le risorse di calcolo di ogni sezione. La collaborazione intende anche installare presso la Sezione di Napoli un disk server, compatibile con quelli gia’ installati presso il Servizio Calcolo della sezione, per l’immagazzinamento di dati degli esperimenti e delle analisi. La gestione di un tale sistema sara’ affidata al Servizio Calcolo della sezione di Napoli. La collaborazione FIESTA richiede inoltre che l’elettronica installata sull’apparato 8πLP possa essere utilizzata per tutta la durata dell’esperimento facendosi carico della conservazione e manutenzione della stessa.





PREVISIONE DI SPESA

Piano finanziario globale di spesa

In KEuro

ANNIFINANZIARI

Missioniinterne

Missioniestere

Materialedi

consumo

Trasporti efacchinaggi

Spesedi

calcolo

Affitti emanutenz.


Costruzioneapparati

TOTALECompet.

200520062007

TOTALI

35,535,535,5

21,021,021,0

93,073,030,0

177,079,020,0

326,5208,5106,5

106,5 63,0 196,0 0,0 0,0 0,0 276,0 0,0 641,5



StrutturaLNL





QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica


Ruolo Art. 23 RicercaAssoc. Ruolo Art. 23Ass.

Tecnol. 1234

CINAUSERO Marco FIORETTO Enrico GLODARIU Tudor PRETE Gianfranco

Ric.I Ric

D.R.AsRic

3333

20202030

1 RIZZI Valentina AsRic 30


10.3

NTECNICI

Cognome e Nome



Assoc.tecnica


40.9


00



123

Serv. Sist. Contr. Acc. e Appar. Strum. Serv. Tecn. Mec. Mat. Servizio Utenti

1.00.50.5








MILESTONES PROPOSTE PER IL 2005Data

completamento Descrizione

30.06.05 Turno di misura con 8plp sulla dinamica della fissione del sistema 32S + 126Te

30.06.05 Completamento analisi turni O + Sm

30.12.05 Turno nel secondo semestre (o test completo del setup, o turno sugli effetti di isospin sulla densità dei livelli , o turnocon l'apparato MAIALE per la misura della sezione d’urto dei residui)

30.12.05 Completamento analisi dati dell’esperimento con MAIALE effettuato nel 2004

30.12.05 Turno presso JYFL con l’apparato HENDES per la misura di molteplicita’ neutroniche




Codice Esperimento GruppoGAMMA 3

Rapp. Naz.: Dino Bazzacco − MarcelloPignanelli

Rappresentante nazionale:Dino Bazzacco −Marcello PignanelliStruttura di appartenenza:PD − MIPosizione nell'I.N.F.N.:

INFORMAZIONI GENERALI

Linea di ricerca

STRUTTURA NUCLEARE


LNL (Legnaro)GSI (Darmstadt)

Sigla delloesperimentoassegnata

dal laboratorio

LNL: CLARA, GASPGSI: RISING

Acceleratore usato

LNL: TANDEM/ALPI/PIAVEGSI: UNILAC/SIS

Fascio(sigla e

caratteristiche)

IONI PESANTIIONI RADIOATTIVI DA FRAMMENTAZIONE


NUCLEI LONTANI DALLA VALLE DI STABILITA' E RICCHI DI NEUTRONIEFFETTI DI ISOSPINMOTI COLLETTIVI E GDRSVILUPPO GAMMA�RAY TRACKING ARRAY AGATA

Apparatostrumentale

utilizzato

PRISMA + CLOVER (CLARA)GASPFRS + CLUSTER EB (RISING)


Firenze, Genova, LNL, Milano, Napoli, Padova, Perugia (Camerino)

Istituzioni esterneall'Ente partecipanti

UN. LOEVEN (B), NBI (Dk), IN2P3 + CEA (F), MBFT (D), IFJ + IPJ (PL), EPSRC (Uk), NFR (S), NIPNE (Ro),U�Sofia (BG), U�Jyvaskyla (SF)

Durata esperimento 4 ANNI: 2003’006

Mod EC. 1 (a cura del responsabile nazionale)


StrutturaLNL


Resp. loc.: Andres Gadea Raga


VOCIDI




SJ di cui SJ

Contatti scientifici ed organizzativi con le altre sedi RISING: preparazione ecoordinamento esperimenti al GSI

CLARA−PRISMA: coordinamento tra le sezioni coinvolte

GASP: contatti scientifici tra le sedi

AGATA: coordinamento programmi di sviluppo sui rivelatori ancillari esistema acquisizione dati

3,0

3,0

3,0

3,5

12,5

Partecipazione turni di misura di RISING al GSI (4 turni approvati dal PAC ~6 persone per ~10 giorni per turno)

Partecipazione a comitati di Rising al GSI (3 riunioni annue − PAC e riunioniper programmazione sperimenti)

Riunioni della collaborazione: CLARA−PRISMA (5 riunioni annue perprogrammazione sperimenti, 2 riunioni dello Steering Committee )

EOC (Detector Owners committee) 2 riunioni annue del "Owner Committee"e 5 riunioni per programmazione e progettazione rivelatori ancillari GASP.

Partecipazione comitati e working groups di AGATA Steering committee (4riunioni annue), Managing Board (5 riunioni annue), ADQ working group (5riunioni annue)

48,0

3,0

7,0

7,0

14,0

79,0

Nastri DLT per esperimenti con Rising e CLARA−PRISMA

Cavi, connettori e materiale di vuoto per l'array di rivelatori a MCP percamera reazione CLARA + disegno e construzione della struttura di supportoe parti della camera di reazione

Contributo riparazione rivelatori CLOVER (principalmente trasporti deirivelatori all'IReS Strasburgo (4x3500)

Riparazione elettronica VXI e preamplificatori

Contributo azoto liquido per GASP

Riparazione rivelatori al Ge di GASP alla ORTEC

Costruzioni meccaniche sviluppi (disegno e costruzione camera) per ilrivelatori al Si EUCLIDES e supporto per rivelatori ancillari per GASP

Consumo laboratori rivelatori al Ge (ricambi Ge riparati in sede)

Cavi, connettori, componenti per impianti da vuoto e criogenici

Aggiornamento software

Aggiornamento elettronica ASIC per prototipo rivelatori raggi−X

Array di rivelatori a MCP per camera reazione CLARA + preamplificatori (12x 1500 + ricambi 2000)

8,0

15,0

14,0

10,0

20,0

20,0

23,0

3,0

4,0

2,5

10,0

20,0

149,5


Rinuovo calcolatore per analisi dati: 1 workstation PC biprocessore (4000) +8 dischi 200Gb (2000)

Modulistica NIM e VME per l'array di rivelatori a MCP di CLARA 3 x CFDOrtec 935 (3700) + 3 x CFD Ortec CF8000 (4833)+ 1 x ADC CAEN V785(4127) + 1 x TDC CAEN V775 (4276) + NIM crate (9000)

Ricambi moduli elettronica GASP (amplificatori Silena)

Scheda CPU VME per il sistema acquisizione dati GASP

1 Workstation PC monoprocessore per simulazioni Monte−Carlo di AGATA erivelatori ancillari

6,0

49,0

8,0

2,0

1,5

66,5





StrutturaLNL




RISING:L’esperimento RISING prevede di far uso dei fasci secondari di ioni instabili prodotti al separatore di frammenti del GSIper frammentazione o fissione del fascio primario. Tale metodo permette di ottenere fasci secondari di ioni instabili dimassa medio pesante con intensita’ sufficiente per misure di spettroscopia gamma sotto fascio ed energie che in questaprima fase della sperimentazione (fasci veloci), variano da 100 a 400 MeV/u.Si prevede la partecipazione a quattro esperimenti, tre dei quali a spokespersonLNL. Le tematiche scientifiche coperte sono:• Evoluzione della struttura a Shell per nuclei ricchi di neutroni studiata con reazioni di knock−out.• Simmetrie dinamiche al punto critico.• Struttura nucleare alla proton drip−line• Risonanze pygmy di dipolo

CLARA:L'esperimento CLARA prevede la campagna di presa dati a LNL e la realizzazione di un array di rivelatori a MCP perreazioni binarie.

GASP:Il Workshop tenuto a LNL nei primi di Marzo ha evidenziato l'ampio bacino di utenza di questo apparato e la vitalita' dellatematica scientifica. Il PAC di luglio ha approvato 5 esperimenti (per un totale di 28 giorni di fascio) da effettuare nelsecondo semestre del 2004. Conseguentemente, dopo la manutenzione straordinaria, GASP riprende l’attivitàsperimentale in configurazione II. È di particolare interesse per la collaborazione l’utilizzo, anche in questaconfigurazione, di rivelatori a 4pi di particelle cariche leggere. Per questa ragione sono richiesti fondi per la costruzione diuna camera di reazione per alloggiare l’array di rivelatori al Si EUCLIDES in configurazione II e per la progettazione ecostruzione di un supporto multi−funzionale per rivelatori ancillari.

AGATA:Il programma di AGATA per LNL si articola sui seguenti punti:Realizzazione del controllo di run per il sistema di acquisizione d’AGATA (si utilizzera’ per le misure di test delle capsule).Definizione delle specifiche per l’interfaccia fra l’elettronica di front−end dei rivelatori ancillari ed il sistema di trigger diAGATA.Simulazioni per la definizione della geometria dei rivelatori gamma e degli effetti sulla loro funzione di risposta legati allapresenza di rivelatori per particelle (hodoscopi o spettrometri) e sviluppo di programmi di calcolo relative procedure diricostruzione delle traiettorie.Studio di rivelatori ancillari (con elettronica ASIC) compatibili con lo spettrometro gamma.



StrutturaLNL





Status report of the CLARA Clover array coupled to PRISMA A.Gadea for the PRISMA2 and GAMMA collaborations

INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro Padova, Italy

Collaboration INFN-LNL Legnaro, INFN and University Padova, INFN and University Milano,

INFN Genova, INFN and University Torino, INFN and University Napoli, INFN and University Firenze, University of Camerino

IReS Strasbourg, IPN Orsay, GANIL, University of Manchester, Daresbury Laboratory, University of Surrey, University of Paisley,

HMI Berlin, GSI Darmstadt, University of Salamanca, NIPNE Bucharest, Introduction CLARA is an array of Euroball Clover germanium detectors [1,2] designed to work at the target position of the PRISMA [3,4] magnetic spectrometer. Description of the CLARA design and the Monte-Carlo simulation of the array performance can be found in references [5,6,7]. The complex setup aims the study of nuclear structure using binary reactions, and in particular is been used to study the nuclear structure of moderately neutron rich nuclei, populated in reactions such as multinucleon transfer and deep inelastic collisions. The last Clover detectors, own by the Euroball collaboration, were delivered to LNL on September 2003. During the period October - December of 2003 the array was completed and commissioned in in-beam conditions. The first half of 2004 has seen the beginning of the experimental activity. Views of the final setup can be seen in figures 1 and 2.

Fig.1: View of the CLARA-PRISMA setup

Fig.2: View of the CLARA array placed at the target position of the PRISMA Installation The configuration of the array, the design of the frame and the definition of most of the setup components was completed during the year 2002. The end of 2002 and the 2003 were devoted to the construction, installation and commissioning. The frame and collimator, designed by the Physics department of the University of Manchester, with the support of the Daresbury Laboratory, was build (except few parts), in the first semester of 2003, by the LNL workshop and collaborating companies. It was installed between June and October. Cabling of the system and mounting of anti-Compton shields, VXI electronics and power supplies was performed between August and September 2003 . The Auto-fill control hardware and software, based on PLC industrial technology and build by the engineers of the IReS (Strasbourg) nuclear physics group, was ready at the beginning of October, and was tested and commissioned during the last months of 2003. The cryogenic distribution lines, designed by the LNL Ge detector laboratory personnel, with the support from INFN-Padova, were installed during October 2003.

The present reaction chamber was designed and build by the LNL drawing office and workshop, before the end of October 2003. This chamber can be used in a broad angular range since it has been designed as a combination of multi-entrance (every 16o) plus a compact, small range, "sliding seal" (±8o) (see figure 3). A second reaction chamber, designed to be more flexible that the present one is been build by CINEL Srl. and will be ready for the next semester. The Prisma beam line was renewed with a support structure, designed and built at LNL, capable of keeping the alignment when the chamber sliding seal moves under vacuum.

Fig.3: The CLARA-PRISMA reaction chamber: view of the installation and drawing cut The acquisition system, developed within the LNL and Daresbury data acquisition groups collaboration, follows the philosophy of the Euroball distributed system [8,9]. The VXI electronics setup and control, and most of the starting procedures for the front end electronics are done through the MIDAS [10] software. The user graphic interface (OCP) for the distributed acquisition system has been programmed at LNL and allows an easy interaction of the users with the system. The data merging procedure is based on the synchronization VME card TITRIS developed at GSI Darmstadt, and the necessary software has been programmed by the LNL data acquisition group, with full compatibility with the present LNL Lynux version of the NEO++ software. Since our setup does not include VXI Euroball trigger cards, it has been necessary to design and build a trigger interface for the VXI electronics. The module, developed at INFN-Padova, includes all necessary inputs and outputs of the trigger, validation and inhibit signals. The HV power supply control system, based on the CAEN OCP server and Labview, has been developed by the LNL Accelerator Control Systems group. The shutdown hardware, developed by the same group, is functioning as protection in connection with the cryogenic control system and the preamplifier shutdown signal from the Clover detector.

Commissioning of the array After the conclusion of the installation, in November 2003, we have started the commissioning phase of CLARA, first standalone with radioactive sources and later under beam conditions, in coincidence with some elements of the PRISMA spectrometer. The main purposes of the commissioning were to check in experimental conditions the operation of CLARA and to define the global trigger of the system. The commissioning experiments were, since the beginning, very successful. In figure 4 we show the spectra taken in coincidence between CLARA and PRISMA for Coulomb excitation of 54Cr on a 300 µgr/cm2 208Pb target, with and without Doppler correction.

0

50

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

TAC Prisma MCP - CLARA

0

5

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Gate without Doppler correction

0

10

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Gate with Doppler correction

835

keV

Fig.4:TAC between CLARA and the PRISMA start detector and the CLARA γ-ray spectra

in coincidence with PRISMA,without and with Doppler correction

Experimental activity Since the beginning of the experimental activity on March 2004, 22 from a total 25 Clover detectors are installed at CLARA. The efficiency of the array with only 22 detectors is closed to 2.6% and the measured peak to total ratio is ≈44%. Because of necessary reparations of the Tandem and Alpi accelerators, only four experiments have been successfully performed up to June 2004. It is expected to measure again in July. Other four runs, already approved by the LNL PAC, will be recovered in the next semester.

Due to the complexity of the information coming from the CLARA-PRISMA setup, the data reduction requires a consistent amount of time, therefore the analysis of the experiments is proceeding and only for some cases we have preliminary results. The first experiment performed, was proposed by F.Azaiez (IN2P3-Orsay) and X.Liang (University of Manchester) to study the evolution of the shell closure at N=20 from 35P to 32Mg, populating excited states in nuclei of this region by using the multinucleon transfer reaction 36S + 208Pb at ≈10% above the coulomb barrier. The second experiment, proposed by S.M.Lenzi (INFN-Sez. Padova) and S.Freeman (University of Manchester), aims to study the nuclear structure in the deformed neutron rich, A≈60 region. The multinucleon transfer reaction used was 64Ni (400 MeV) + 238U. In Fig. 5, the PRISMA mass spectra for the Ni and Cr isotopes is shown, together with two samples of CLARA data, the Coulomb excitation of the 64Ni beam, and the spectrum corresponding to the 2 neutron pickup reaction channel (66Ni). In both cases it is possible to see the quality of the CLARA array data, with γ-ray energy resolutions below 1%, even at velocities close to β=0.1.

Fig.5: Data from the 64Ni (400 MeV) + 238U multinucleon transfer reaction.Upper panel: Prisma mass spectra for the Ni and Cr isotopes. Lower panel: Doppler corrected CLARA spectra for the projectile Coulomb excitation (64Ni) and for the 2 neutron pickup channel (66Ni).

The third experiment was proposed by G. de Angelis (INFN-LNL) and G.Duchêne (IReS-Strasbourg) with the goal of studying the structure of neutron rich N=50 and N=51 nuclei. The multinucleon transfer reaction used was 82Se (505MeV) +238U, and the intensity for such beam was above 6pnA. The experiment was interrupted (problems in the accelerator) after only 4 days of beam time. Even this short run, gave excellent examples of the experimental capabilities of the setup. In Fig.6, the mass distributions for each Z, from Kr to Ni, produced in this reaction are shown. Also in this run, it has been observed the extreme case of 24 nucleons transfer (see Fig.7 ). Examples of gamma spectra from two series of isotopes, measured in the same reaction, are shown in Fig.8 and Fig.9

Se

As

Br

Kr

Ge

Ga

Zn

Cu

Ni

PRISMA mass

distribution of

505 MeV 82Se + 238U

82

83

8481

80

77

76

89

81

82

79

78

79

80

81

76

75

69

77

78

74

73

74

75

73

71

70

67

68 72

65

64 7170

69

86

85

87

81

8488

83

A

Fig.6: Preliminary results on the PRISMA mass distribution for each Z, populated in the

82Se (505MeV) + 238U multinucleon transfer reaction.

Fig.7:Spectrum resulting from the transfer of 24 nucleons, from 82Se to 58Cr, in 82Se (505MeV) + 238U, measured 4 days with CLARA-PRISMA at the grazing angle

Cu71

*

Cu72

Zn72

0+46.5 h

β-

*

Cu73

Zn73

(1/2)-23.5 s

β-*

Ga73

3/2-4.86 h

β-

*

Cu74

Zn74

0+95.6 s

β-

Ga74

(3-)8.12 m

β-*

Cu75

Zn75

(7/2+)10.2 s

Ga75

3/2-126 s

β-

Ge75

1/2-82.78 m

β-*

*

Cu76

Zn76

0+5.7 s

β-

Ga76

(2+,3+)32.6 s

β-

As76

2-1.0778 d

β-

Cu77

Zn77

(7/2+)2.08 s

β-*

Ga77

(3/2-)13.2 s

β-

Ge77

7/2+11.30 h

β-*

As77

3/2-38.83 h

β-

*

Cu78

Zn78

0+1.47 s

β-

Ga78

(3+)5.09 s

β-

Ge78

0+88.0 m

β-

As78

2-90.7 m

β-

Cu79

Zn79

(9/2+)995 ms

β-n

Ga79

(3/2-)2.847 s

β-n

Ge79

(1/2)-18.98 s

β-*

As79

3/2-9.01 m

β-

Se79

7/2+1.13E6 y

β-*

Zn80

0+0.545 s

β-n

Ga80

(3)1.697 s

β-n

Ge80

0+29.5 s

β-

As80

1+15.2 s

β-

Ga81

(5/2-)1.217 s

β-n

Ge81

(9/2+)7.6 s

β-*

As81

3/2-33.3 s

β-

Se81

1/2-18.45 m

β-*

Ge82

0+4.60 s

β-

As82

(1+)19.1 s

β-*

As83

(5/2-,3/2-)13.4 s

β-

Se83

9/2+22.3 m

β-*

Se84

0+3.1 m

β-

Ge74

0+

35.94

As75

3/2-

100

Ge76

0+

7.44

Se76

0+

9.36

Se77

1/2-

7.63

Se78

0+

23.78

Se80

0+

49.61

Se82

0+1.08E+20 y

β-β-

8.73

200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

40

80

120

160

200 78A s

200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

100

200

300

400

500

600

79A s

200 400 600 800 1000 1200 1400 16000

100

200

300

400

500

600

700

800 80A s

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 18000

200

400

600

800

100081A s

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

0

40

80

120

160

0

82A s

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

0

10

20

30

40

0

83A s

Fig.8: Preliminary results on neutron rich As isotopes, populated in the 82Se (505MeV) + 238U multinucleon transfer reaction. The Z and mass have been identified with PRISMA and the γ-transitions measured with CLARA. The structure of many of these nuclei is only known from β-decay data from fission fragments.

Fig.9:Preliminary results on neutron rich Kr isotopes, populated in the 82Se (505MeV) + 238U reaction

Evaluation of the results and perspectives After the preliminary analysis of the aforementioned experiments we can conclude that the CLARA-PRISMA setup, used with multi nucleon transfer reaction or deep inelastic collisions, is a powerful tool to get a complete spectroscopic information of extended regions of the chart of nuclides, specially of moderately neutron rich areas. The setup will largely benefit from the use of beams delivered by the PIAVE-ALPI complex. Several ECR source components were damage in an accident during 2002 and now is again fully working. The commissioning of the injector is expected to happen during the last months of 2004 and the beginning of 2005. The high selectivity of a device like PRISMA has the price of the relatively low efficiency, even if it is high compared with previous spectrometers. As consequence, due to the low production cross sections for n-rich nuclei far from stability, the γ−γ−product coincidences for such nuclei are rare in the data sets, and therefore once the characteristic gamma transitions have been identified, it would be of important to have Doppler corrected (with larger efficiency) pure γ−γ coincidences, in order to help to build the level schemes. To avoid performing two experiments, one with the CLARA-PRISMA setup and another one with a different setup, allowing efficient Doppler correction, the LNL gamma spectroscopy group will apply for INFN financial support to build a position sensitive array of Micro Channel Plate detectors, based in the Dubna CORSET technology. Such array will be installed inside the CLARA-PRISMA reaction chamber and will cover ≈2sr of solid angle. This ancillary detector is expected to be ready before the end of 2005. Statistics of the use of the CLARA-PRISMA setup

• Three commissioning runs + four experiments performed • One run scheduled for July 2004 • 3 Runs (23 days beam time) to be recover next semester • Approved experiments with spokespersons from:

o Manchester University, UK o Paisley University, UK o IPN-IN2P3 Orsay, France o IReS Strasbourg,France o IFJ Krakow, Poland o INFN Padova, Italy o INFN LNL Legnaro, Italy

• Seven new proposals have been presented to the LNL PAC and will be discussed during the second week of July

[1] G. Duchêne et al. Nucl. Instr. & Meth. A 432 (1999) 90 [2] A.Gadea et al., in LNL Annual Report 2001 p.182. [3] A.M.Stefanini et al., Proposta di Esperimento PRISMA,LNL-INFN (Rep) 120/97 [4] A.M.Stefanini et al., LNL Annual Report 2000, LNL-INFN (Rep) -178/2001, p.164 [5] A.Gadea et al., LNL Annual Report 2001, LNL-INFN (Rep) -182/2002, p.182 [6]A.Gadea et al., LNL Annual Report 2002, LNL-INFN (Rep) -198/2003, p.150 [7]A.Gadea et al., Eur. Phys. Jour. A 20 (2004) 193. [8] G.Barazza et al., LNL Annual Report 1996, LNL-INFN (Rep) -118/97, p.227 [9] M.Bellato et al., LNL Annual Report 2003, LNL-INFN (Rep)-202/2004, p.145 [10] V.F.Pucknell et al., http://npg.dl.ac.uk/MIDAS

Progetto di costruzione di un array ancillare di rivelatori a MCP da abbinare al complesso CLARA-PRISMA

A.Gadea1 per la collaborazione GAMMA

1) INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro Padova, Italia

Introduzione Negli ultimi mesi è iniziata con successo l’ attività sperimentale dell’ array CLARA, composto dai rivelatori Clover di EUROBALL, abbinato allo spectrometro magnetico ad alta accettanza PRISMA. Lo stato del progetto CLARA-PRISMA, assieme con i primi risultati preliminari, sono descritti nel resoconto allegato. Come è gia stato riferito in alcune occasioni, il complesso CLARA-PRISMA ha tra i suoi scopi principali lo studio della struttura di nuclei moderatamente ricchi di neutroni, popolati in reazioni di “multinucleon transfer” e in collisioni “deep inelastic”. L’interesse di questi studi si centra sia sull’evoluzione delle chiusure di shell ed delle interazioni effettive nucleone-nucleone, sia nella evoluzione della collettività e delle forme nucleari in sistemi ricchi di neutroni; cio’ porta alla necessita di studiare i sistemi più esotici possibili ed di conseguenza con sezioni d’urto di produzione relativamente basse. Il setup CLARA-PRISMA è un sistema ad elevatissima sensibilità, poichè lo spettrometro PRISMA è in grado di fornire con precisione (date le sue capacita’ risolutive) sia la massa che il numero atomico del nucleo, mentre CLARA misura i gamma emessi in coincidenza con i prodotti della reazione. In ogni caso, nonostante l’ alta accettanza di PRISMA, l’ efficenza di rivelazione dei prodotti in combinazione con coincidenze gamma-gamma è molto ridotta e non permette la costruzione di matrici di coincidenze gamma-gamma per nuclei moderatamente lontani della stabilita. Le coincidenze gamma-gamma portano le informazioni fondamentali per la costruzione dello schema di livelli dei nuclei che si vogliono studiare. A seguito della cinematica di questo tipo di reazioni, tutti gli eventi di CLARA al di fuori dell’accettanza di PRISMA, non forniscono un’ informazione sufficiente per fare la correzione Doppler e non possono percio’ essere usati per la costruzione delle menzionate matrici di coincidenza. Al momento, l’ unica alternativa è la realizzazione di due distinti esperimenti, uno con CLARA-PRISMA per assegnare le transizioni gamma ad uno specifico nucleo, e il secondo su un altro setup (ad esempio GASP), per la misura di coincidenze gamma-gamma. Con questo progetto vorremmo risolvere il problema e proponiamo percio’ la costruzione di un array di rivelatori MCP ad alta risoluzione posizionale. Il rivelatore sarà installato, in modo da coprire tutto l’angolo solido possibile attorno all’angolo di grazing, nella camera di reazione di CLARA-PRISMA. Questo rivelatore permetterà la correzione Doppler di eventi di CLARA, ai quali non partecipa PRISMA per il fatto che i prodotti di reazione sono fuoriusciti dall’ angolo d’accettazione di PRISMA. Il rivelatore permetterà in molti casi, tramite l’uso di schermature o di misura di tempi di volo, di distinguere i prodotti simili al fascio da quelli simili al bersaglio.

Progetto Negli ultimi mesi la collaborazione ha valutato l’utilizzo di diverse tecnologie di rivelatori ancillari, per ottenere la correzione Doppler complementare nel setup CLARA-PRISMA. I rivelatori al Si ed in generale tutti i rivelatori a semiconduttore peggiorano di molto le loro caratteristiche per il danno subito per radiazione, principalmente di ioni pesanti. Le condizioni in misura all’angolo di grazing con fasci intensi di ioni pesanti escludono l’utilizzo di questo tipo di rivelatori. Rivelatori PPAC a fili (MWPPAC) sono ideali in queste applicazioni per il loro basso costo e la loro buona risoluzione in posizione e tempo; tuttavia il problema legato a questi rivelatori è la presenza del gas di riempimento e di finestre molto sottili che, nel caso del nostro setup, sono incompatibili con la necessità di un alto vuoto (~10-7) nella camera di reazione, per la presenza del rivelatore di start di PRISMA (MCP). Negli ultimi anni i rivelatori basati su Micro Channel Plates (MCP) hanno dimostrato di avere alte prestazioni in termini di risoluzione sia di posizione che di tempo; in questo caso il rivelatore vero e proprio è schermato dalla radiazione diretta che colpisce invece un sottile film posto vicino come produttore di elettroni. Rivelatori come i telescopi di TOF del rivelatore CORSET sviluppato al FLNR di Dubna [1], usati in più setup esperimentali da soli oppure in combinazione con rivelatori come DEMON, hanno dimostrato la affidabilità di questa tecnologia. Un esempio dei risultati delle tecnologie sviluppate a Dubna sono i miglioramenti ottenuti nel funzionamento del rivelatore di start di PRISMA [2], costruito in collaborazione con il gruppo menzionato. La nostra collaborazione ha acquisito esperienza nei rivelatori a MCP, anche nella collaborazione con il gruppo del progetto CORSET e considera quindi fattibile la costruzione di un array di questi rivelatori da inserire nella camera di reazione del setup CLARA-PRISMA. Un disegno schematico della struttura del rivelatore e’ mostrata nella figura 1. Con un array di 12 rivelatori di 4 x 6 cm2 si potrà coprire un angolo solido equivalente a ~2sr corrispondente a 25 volte l’ accettanza angolare di PRISMA. Il costo individuale dei rivelatori costruiti al FLNR Dubna corrisponde all’ acquisto di due piastre a MPC di 4x6cm2 (2x500€) piu la struttura meccanica, la griglia per la lettura della posizione e la elettronica in vuoto per la lettura dei segnali del rivelatore (500€). La distribuzione dei rivelatori all’interno della camera di reazione sarà flessibile per permettere la copertura dell’ angolo solido ottimale per le diverse reazioni. Un esempio di copertura dell’anello a 90o, con 11 rivelatori, si può vedere in figura 2. Il sistema elettronico di lettura della posizione ha una parte unita al rivelatore, sotto vuoto, mentre il resto e’ elettronica modulare NIM, principalmente amplificatori veloci e CFD. Per l’acquisizione dati si prevede di usare il sistema di PRISMA basato sullo standard VME. Lo schema a blocchi dell’ elettronica si può vedere in figura 3. Un esempio delle risoluzioni in posizione che si ottiene con questi rivelatori, in particolare con il sistema di read-out sviluppato a Dubna, e’ mostrato in figura 4.

Realizzazione Il rivelatore verrà costruito in collaborazione tra il FLNR di Dubna ed i ricercatori dell’ esperimento PRISMA2. Infatti, questi rivelatori sono stati molto utilizzati nei diversi setup di CORSET esistenti, ed c’e’ inoltre l’ esperienza acquisita dalla Sezione di Padova e dai Laboratori Nazionali di Legnaro dlel’ INFN nello sviluppo dei rivelatori di start di PRISMA. Pensiamo di costruire il sistema entro il primo semestre dell’2005. Se la commissione nazionale III ritiene d’interesse il progetto, siamo disponibili anche ad utilizzare i fondi eventualmente assegnati come anticipo gia’ in questo anno 2004.

Fig.1: Schema dei rivelatori a MCP di CORSET

Fig.2: Schema di una possibile configurazione dei rivelatori attorno all’ anello a 90o della camera di

reazione di CLARA-PRISMA

TFA

CFD

CO 4010

TAC_xADC

start

TAC_y ADC

start

Timing signal

CFD

CFD

x

y

SpeAmpl

stop

stop

HV2550

I=0.208

+6V-6V

Fig.3: Schema dell’ elettronica modulare necessaria per la lettura delle posizioni.

Fig.4: Immagine di una maschera con buchi di 1mm di diametro separati 5mm. Il sistema di read-out è stato sviluppato presso l’INFN sezione di Padova e INFN-LNL in collaborazione con l’istituto

FLNR di Dubna [2]. [1] E.M.Kozulin et al. Heavy Ions Physics Scientific Report 1995-1996 (JINR,FLNR) Dubna (1997) pg.215 [2] G.Montagnoli et al. LNL Annual Report INFN-LNL (REP)202/2004 pg.149

Sommario delle richieste

• 12 rivelatori a MCP con la loro elettronica sotto vuoto e ricambi

12 x 1500€ + 2000€ = 20000€ • Disegno e modifica meccanica di parte della camera di reazione

per contenere l’array di MCP 3000€ + 7000€ = 10000€ • Modulistica NIM per rivelatori MCP

(3 x CFD Ortec 935 + 3 x CFD Ortec CF8000) 29700€ • Modulistica VME (1xADC V785 + 1xTDC V775) 10100€ • Crate NIM 9000€ • Cavi, connettori, feedthroughs, ventole e materiale da vuoto per l’installazione 5000€

Totale 83800€






In KEuro

Struttura


caricodi altriEnti

Missioniinterne

SJ

Missioniestere

SJ

Materialedi

consumo

SJ

Trasportie

facchinaggi

SJ

Spesedi

calcolo

SJ

Affittie

manutenzione

SJ


SJ

Costruzioneapparati

SJ

TOTALECompet.

SJ

FIGELNLMINAPDPG

TOTALI

15,06,0

12,536,010,520,018,0

6,59,7

79,0114,0

16,582,043,0

13,51,8

149,598,0

5,055,020,0

2,5

1,0

11,0

66,546,0

38,025,0

82,0

46,017,5

307,5296,5

32,0277,0107,0

0,00,00,00,00,00,00,0

118,0 350,7 342,8 3,5 186,5 82,0 1083,5







A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004RISING: sistema di rivelatori al germanio (Clusters di Euroball) e BaF2 (rivelatori di Hector) collocato presso il Fragment Recoil Separator(FRS) del GSI.Dopo una fase con fasci stabili (Agosto 2003) il commissioning è proseguito con fasci radioattivi (a partire da settembre 2003 conun'esperimento italiano e altri esperimenti a partecipazione italiana). E' poi stata effettuata una campagna di esperimenti nella primavera2004 ed e' prevista una seconda campagna di misure in tardo autunno 2004 − inverno 2004−05.AGATA: L'attivita' procede secondo l'organizzazione in gruppi di lavoro e teams: i)sviluppo di preamplificatori con reset attivo susaturazione del range dinamico; ii)sviluppo del sistema di campionamento, di trasmissione su fibra ottica e di processamento locale per ilprimo cluster di AGATA; iii) sviluppo del sistema di clock centralizzato e del trigger globale (GTS); iv) combinazione di algoritmi ditracciamento gamma; v) scelta della configurazione finale di AGATA e simulazioni MC di situazioni sperimentali realistiche; vi) studiodell'impatto dei rivelatori ancillari sulle prestazioni dell'array; vii) sviluppi di rivelatori ancillari.GASP: Nella prima parte dell'anno, in coincidenza con la fase di sperimentazione con CLARA, e' stata portata avanti la fase dimanutenzione straordinaria dell'apparato che ha comportato l'annealing di 30 rivelatori al germanio e la riparazione di 7 schermiAnticompton. Per permettere una campagna di misure di vite medie con il plunger nella configurazione a piu' alta efficienza (GASPII) sonostati smontati gli 80 cristalli della BGO ball. A Marzo 2004 e' stato organizzato un workshop con gli utenti per pianificare l'attivita di GASPper i prossimi anni: la partecipazione di gruppi stranieri e' stata consistente ed e' emerso un chiaro interesse a mantenere GASP attivo sianella configurazione compatta che in quella standard con il filtro di BGO.CLARA (Prisma+Clover): Il lavoro di installazione fatto nel 2003 e il commissioning all'inizio del 2004 hanno permesso di iniziare lasperimentazione a marzo 2004 e a tutt'oggi sono gia' stati effettuati 5 esperimenti.

B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005RISING. Sono prevedibili 2 gruppi di misure (di cica 20 giorni ciascuno) in cui saranno effettuate misure con fasci radioattivi veloci ed in cuiverranno allocati più sperimenti quasi tutti con partecipazione italiana e tra cui quelli proposti da italiani. Si ricorda che gli esperimentiitaliani accettati dal PAC sono: i) Coulomb excitation (CE) del 68Ni per lo studio della distribuzione E1; ii) CE in 102−110Sn e 94−98Ru; iii)fattori spettroscopici delle reazione di knock−out su 132Sn; iv) CE su 132Xe. L'effettuazione della CE in 68Ni richiederà misure a 600MEV*A (per avere sezioni d'urto maggiori a compensazione di un fascio meno intenso del previsto, come è risultato nel turno di misuraeffettuato in primavera 2004). Questo richiederà la sostituzione dei rivelatori CsI usati per l'identificazione in A e Z degli ioni.AGATA. Test dei prototipi di rivelatori segmentati, sia singoli che in cluster tripli; produzione dei primi prototipi dell'elettronica digitale;definizione delle specifiche per l'interfacciamento dell'elettronica di AGATA con quella dei rivelatori ancillari; sviluppo di algoritmi veloci perla PSA; integrazione degli algoritmi di tracciamento gamma; simulazioni MC dettagliate di "key experiments" sia con il dimostratore che conil sistema completo e diversi rivelatori ancillari.GASP: Campagna di misure in configurazione compatta (GASP2); integrazione delle silicon ball ISIS e EUCLIDES in GASP2.CLARA: Campagna di misure del complesso Prisma+Clara con i fasci Tandem+ALPI e con i primi fasci di PIAVE. Progettazione ecostruzione di un array di rivelartori a Micro Channel Plate (MCP) per reazioni binarie da utilizzare in parallelo a Prisma.MISSIVE: Misure complementari all'acceleratore CN del LNL.REX−ISOLDE: Preparazione ed esecuzione di misure di momenti magnetici presso i LNS e presso il CERN con i fasci esotici diREX−ISOLDE.

C) FINANZIAMENTI GLOBALI AVUTI NEGLI ANNI PRECEDENTI In kEuro

Annofinanziario

Missioniinterne

Missioniestere

Materiale diconsumo


Spese dicalcolo

Affitti emanutenzione


Costruzioneapparati TOTALE

20032004

TOTALE

90,582,5

236,5263,5

320,0399,0

3,03,0

483,5128,0 845,0

1133,51721,0

173,0 500,0 719,0 6,0 611,5 845,0 2854,5

Mod EC. 5 (a cura del rappresentante nazionale)

Stato del progetto AGATA Il gruppo di spettroscopia italiano è coinvolto in modo massiccio nel progetto per la realizzazione del sistema di rivelazione AGATA basato sul principio del tracciamento gamma. AGATA avverrà realizzato in fasi successive, a cominciare dal cosiddetto Dimostratore composto da 15 rivelatori al germanio segmentato alloggiati in 5 criostati tripli. Secondo i piani della collaborazione e in accordo con l’impegno finanziario previsto dal MoU firmato dall’INFN, il contributo italiano al Dimostratore comporta la realizzazione di uno dei 5 cluster tripli e lo sviluppo di parte dell’elettronica digitale e del sistema di acquisizione dati. In questo breve rapporto sono riportati sinteticamente gli sviluppi più recenti di AGATA in base alla loro rilevanza per l’attività dell’esperimento GAMMA.

Rivelatori segmentati Il finanziamento del rivelatore è stato concesso interamente e sono stati ordinati 3 cristalli di germanio iperpuro segmentati in 36 parti. Il primo cristallo, di forma simmetrica, è stato ordinato a Settembre del 2003 e la sua consegna è prevista per la settimana del 19 Luglio. L’ordine dei due cristalli asimmetrici è stato fatto all’inizio di Aprile e i tempi di consegna sono di 17 mesi.

Il cristallo esagonale rastremato simmetrico, la capsula di alluminio che lo contiene e il criostato di test di AGATA

I test di accettazione del cristallo simmetrico saranno effettuati a Colonia dove sono già arrivati anche gli altri 2 cristalli della stessa forma acquistati dai gruppi di Colonia e dal GSI. In Agosto, uno dei 3 rivelatori sarà trasportato a Liverpool dove è stato predisposto un tavolo di scanning che, per mezzo di sorgenti gamma collimate e di rivelatori in coincidenza, permette di acquisire in modo sistematico forme d’impulso di interazioni localizzate tridimensionalmente con precisione di ~1 mm3. Idealmente si vorrebbe scansionare il rivelatore in modo completo su una griglia tridimensionale con spaziatura di 1 mm, ma la procedura è intrinsecamente molto lenta e ci si dovrà accontentare di una serie di punti caratteristici con i quali calibrare i programmi di calcolo dei segnali. Per velocizzare il lavoro di scansione dei rivelatori si stanno predisponendo altri due tavoli di scannino al CSNSM di Orsay e al GSI. Ad Ottobre, i 3 cristalli saranno assemblati nel criostato triplo e sarà finalmente possibile verificare sperimentalmente la qualità del modulo di rivelazione di AGATA. All’inizio del 2005 le 3 capsule saranno montate in criostati di test e rese disponibili a tre gruppi differenti per continuare in parallelo il lavoro di test e di sviluppo dell’elettronica. Il criostato triplo e il criostato di test (per il quale la CSN3 ha dato un finanziamento straordinario a Giugno) saranno ordinati nei prossimi mesi in modo coordinato con ordini simili piazzati dai partner francesi e inglesi. Il criostato di test ha tempi di consegna di circa 6 mesi e dovrebbe permettere di continuare in modo più mirato il lavoro di test, gli sviluppi di elettronica e lo studio delle forme d’impulso che attualmente vengono portati avanti a Padova con rivelatori di GASP e con il prototipo a 25 segmenti di MARS.

Configurazione geometrica All’inizio di Luglio è stata definita la forma geometrica dei cristalli asimmetrici di AGATA, dopo che nella riunione congiunta dello Steering Committee (ASC) e del Management Board (AMB) del 25 Giugno a Colonia è stato deciso che il Dimostratore sarà realizzato sulla base della geometria con 180 cristalli esagonali. Le 2 possibili configurazioni di AGATA (mostrate in figura) sono state valutate sulla base dei calcoli Monte Carlo effettuati con il programma di simulazione GEANT4 sviluppato a Padova. Come risulta dalla seguente tabella, le prestazioni delle due configurazioni sono, almeno per quanto riguarda l’efficienza e il rapporto Peak/Total, ragionevolmente simili. L’argomento principale a favore della configurazione con 180 cristalli è stato il maggiore spazio interno che rende possibile l’alloggiamento di rivelatori ancillari più complessi e che, a parità di risoluzione posizionale, garantisce una migliore correzione Doppler. L’ultimo punto è di fondamentale importanzasoprattutto per gli esperimenti con fasci radioattivi veloci prodotti al GSI dagli acceleratori attuali e dal futuro complesso FAIR.

Main characteristics of the two configurations Number of crystals 120 180 Number of clusters / types 40 / 2 60 / 1 Solid angle coverage (%) 71 78 Amount of germanium (kg) 230 370 Eff. / PT at Mγ = 1 (%) 33 / 53 39 / 53 Eff. / PT at Mγ = 30 (%) 20 / 45 25 / 46 Inner free space (cm) 18 23 Angular resolution better Angular coverage of rings more regular Max. counting rate (kHz) 70 50 Electronics channels 4440 6660 Cost ~36 M € ~48 M €

Il problema del maggiore costo della configurazione prescelta, che comunque si manifesta in modo marginale per la fase del Dimostratore, sarà affrontato dalla collaborazione tentando la strada della produzione in proprio dei rivelatori. Gli impianti di produzione saranno sviluppati al GSI con la collaborazione del gruppo di Colonia. I dettagli geometrici delle forme dei tre cristalli che costituiscono il cluster di AGATA sono stati definiti con programmi sviluppati a Padova e sono stati recentemente inviati alla Camberra-Eurisys. Al momento, siamo in attesa di verificare il loro progetto meccanico per dare il via alla produzione.

AGATA-120 AGATA-180

Elettronica A parte il lavoro di calcolo e analisi di forme di impulso, lo sviluppo di algoritmi di tracciamento gamma e l’inserimento dei rivelatori ancillari nel programma di simulazione Monte Carlo, il resto dell’attività realizzativa del gruppo italiano riguarda i preamplificatori, il sistema di trigger globale e di sincronizzazione dell’elettronica digitale di AGATA (GTS) e il sistema di acquisizione dati.

Preamplificatori Il gruppo di sviluppo dei preamplificatori, coordinato da Alberto Pallia di Milano, ha già prodotto i prototipi dei preamplificatori dei segmenti e del contatto centrale. Si tratta di preamplificatori veloci, a basso consumo, ad ampio range dinamico e con segnale di uscita differenziale. In particolare è stato sviluppato un sistema di reset veloce dei segnali saturati (nel secondo stadio) che permette di operare ad alto “duty cycle” anche in situazioni sperimentali come quelle previste al GSI dove esistano elevati fondi di particelle cariche (ad es. pioni) di alta energia che riescano a penetrare nei rivelatori.

Global Trigger and Synchronisation Il GTS di AGATA è costituito da una infrastruttura ad albero par la trasmissione su fibra ottica di un clock a 100 MHz comune a tutta l’elettronica digitale, delle richieste di trigger dei singoli rivelatori e della loro validazione se l’evento viene accettato dal processore centrale di trigger. La sua struttura è mostrata nelle seguenti figure e la sua realizzazione è responsabilità del gruppo di Padova coordinato da Marco Bellato.

Al momento, il sistema è stato progettato e completamente simulato ed è cominciata la realizzazione della mezzanina che funge da transciever verso l’elettronica di processamento locale. Recentemente, è stato deciso che la mezzanina avrà anche il compito di associare l’impulso di validazione dell’evento con la richiesta fatta precedentemente dal singolo rivelatore.

DAQ Il sistema di acquisizione dati di AGATA sarà costituito da una struttura gerarchica di farm di PC che raccolgono buffer di dati prodotti dall’elettronica di processamento locale, effettuano l’analisi delle forme d’impulso, ricostruiscono gli eventi associando i veri frammenti sulla base del time-stamp generato dal GTS, effettuano il tracciamento gamma e, sulla base del trigger di alto livello salvano gli eventi su memoria di massa dopo aver effettuato le tipiche operazioni di controllo di integrità e qualità (fisica) dei dati. La struttura del DAQ, mostrata nella seguente figura, è stata definita da Gaetano Maron (LNL) mentre la sua realizzazione è stata affidata a un gruppo dell’IPN di Orsay

Al gruppo di Maron è stata invece affidata la realizzazione del “Run-Control” secondo schema generale mostrato nella seguente figura.





PREVISIONE DI SPESA


In KEuro

ANNIFINANZIARI

Missioniinterne

Missioniestere

Materialedi

consumo


Spesedi

calcolo



Costruzioneapparati

TOTALECompet.

20052006

TOTALI

118,0110,0

350,7305,0

342,8350,0

3,55,0

186,5250,0

82,0 1083,51020,0

228,0 655,7 692,8 8,5 0,0 0,0 436,5 82,0 2103,5



StrutturaLNL





QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica



Tecnol. 12345678

DE ANGELIS Giacomo GADEA RAGA Andrès NAPOLI Daniel Ricardo SPOLAORE Paola STEFANINI Alberto M. TONEV Dimitar Vasilev VALIENTE DOBON J. ZHONG Qi−Ping

D.R.Ric.I RicI RicD.R.

Ric.B.P.D.B.Str.

33333333

60708010020100100100

1234

BEZZON Giampietro MARGINEAN Nicolae Marius MARON Gaetano MARTINEZ Trinitario

Tecn.

D.T.Tecn.

AsRic

4010020100


42.6

NTECNICI

Cognome e Nome



Assoc.tecnica


86.3


00

SERVIZI TECNICI Annotazioni:− MARTINEZ Trinitario: vincitore concorso per assegno diricerca − VALIENTE DOBON J.: titolare di borsa di studiopost−doctoral − ZHONG Qi−Ping: selezionato per borsa distudio INFN−CIAE


123

Serv. Gestione Impianti e Sicurezze Serv. Tecn. Mec. Mat. Servizio Utenti

1.05.015.0










20/12/2005 Due periodi di misura di 20 giorni ciascuno, per esperimenti RISINGa partecipazione italiana

20/12/2005 60 giorni di misura con CLARA e GASP

30/6/2005 Prototipo della mezzanina GTS per il trigger locale di AGATA

20/12/2005 Integrazione di rivelatori ancillari nella simulazione MC di AGATA




Codice Esperimento GruppoN−TOF 3

Rapp. Naz.: Nicola Colonna

Rappresentante nazionale: Nicola ColonnaStruttura di appartenenza: BAPosizione nell'I.N.F.N.:


Linea di ricerca

Misure di sezioni d'urto neutronicheEsperimento CERN PS213


CERN − Neutron Time of Flight facility (n_TOF)


dal laboratorio

PS213

Acceleratore usato

PS

Fascio(sigla e

caratteristiche)

Fascio di neutroni da 1 eV a 250 MeV, prodotti con fascio di protoni da 20 GeV/c su blocco di Piombo


Reazioni indotte da neutroni di interesse per l'Astrofisica e per applicazione agli Accelerator Driven Systems(ADS) per la produzione di energia e per incenerimento delle scorie radioattive

Apparatostrumentale

utilizzato

Rivelatori di neutroni, Calorimetro Gamma a BaF2


Bari, Bologna, Laboratori Nazionali Legnaro, Trieste


Collaboratione n_TOF: CERN, IN2P3 (Fr), FZK (Ge), CEA (Fr), APC (Gr), TUW (Au), CIEMAT (Sp), etc...

Durata esperimento 3 anni (2004−2006)



StrutturaLNL


Resp. loc.: MASTINU Pierfrancesco


VOCIDI




SJ di cui SJ

RIUNIONI DI COLLABORAZIONE N−TOFCONTATTI CON DITTE PER LAVORAZIONE MATERIALI E COMMESSEDISCUSSIONE ANALISI DATI

2,02,03,0

7,0

RIUNIONI DI COLLABORAZIONE E WORKPACKAGES+DISCUSSIONEANALISI DATI+TURNI DI MISURA

17,5 9,0

26,5 9,0

METABOLISMO LABORATORI ED ACQUISTO RESINE E TESSUTICOMPOSITI

5,0

5,0


COMPUTERARMADIO PER MATERIALI INFIAMMABILI E SOLVENTI

4,04,0 8,0





StrutturaLNL










In KEuro

Struttura


caricodi altriEnti

Missioniinterne

SJ

Missioniestere

SJ

Materialedi

consumo

SJ

Trasportie

facchinaggi

SJ

Spesedi

calcolo

SJ

Affittie

manutenzione

SJ


SJ

Costruzioneapparati

SJ

TOTALECompet.

SJ

BABOLNLTS

TOTALI

7,04,07,05,0

38,08,0

17,521,0

19,04,09,0

12,0

15,01,05,02,0

4,08,03,0

10,0 70,017,037,531,0

19,04,09,0

12,0

0,00,00,00,0

23,0 84,5 44,0 23,0 4,0 11,0 10,0 155,5 44,0







A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004Da Maggio a Novembre del 2004 sono state effettuate presso la facility n_TOF numerose misure di sezioni d'urto neutroniche, secondoquanto programmato. In particolare, sono state misurate le reazioni di cattura per i seguenti isotopi: 139La, di interesse Astrofisico,nat,24,26Mg, di rilevanza sia per l'Astrofisica che per gli ADS, 186,187Os, per il "Cosmic clock" Os/Re (cosmocronologia),90,91,92,94,96Zr, per l'Astrofisica e per tecnologie nucleari (il contenitore delle barre di combustibile nucleare è spesso in una legacontenente Zr, o zircalloy). Inoltre, sono state misurate reazioni di fissione per i seguenti isotopi: 237Np, 233,234,236U, 241Am, 245Cm.Nel corso del 2003 è stata completata l'analisi della reazione di cattura su 151Sm. Oltre ad aver mostrato l'unicità della facility n_TOF nelpermettere misure accurate di sezioni d'urto anche per isotopi radioattivi, i risultati di questa misura hanno fornito importanti informazionisulla temperatura coinvolta nei processi di Nucleosintesi Stellare nelle stelle della AGB (Asymptotic Giant Branch). Un articolo a questoriguardo è già stato sottomesso per pubblicazione su Phys. Rev. Lett.Nella seconda meta' del 2003 e nei primi mesi del 2004 e' stato completato il Calorimetro gamma a BaF2. In particolare, il gruppo dei LNL,ha preso in carico lo sviluppo e costruzione delle capsule in fibra di carbonio, additivata con 10B, per la soppressione del background.Inoltre, il gruppo INFN ha sviluppato lo Slow Control delle alte tensioni per il calorimetro, e partecipato all'assemblaggio e al debugging, ealla caratterizzazione della risposta del calorimetro, che è stata effettuata sia tramite simulazioni Monte Carlo con il codice GEANT, checon misure di reazioni note (Au, Fe, etc...). Attualmente sono in corso le prime misure di sezioni d'urto su attinidi minori, di interesse per iprogetti di trasmutazione.

B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005Allo stato attuale, non e' prevista alcuna misura presso la facility n_TOF al CERN nel 2005, a causa dello shutdown delle macchineacceleratrici. Si prevede di completare l'analisi dei dati di sezioni d'urto di cattura raccolti nel 2003 e di proseguire l'analisi dei dati dellacampagna di misure del 2004, con il calorimetro gamma. In particolare, si intende studiare la sezione d'urto di cattura di uno degli attinidi alunga vita media, che fa parte delle scorie radioattive su cui si stanno concentrando i vari progetti di trasmutazione.Si sta pensando di effettuare, nel corso del 2005, alcune misure di verifica o di completamento, presso altre facility per neutroni, inparticolare GELINA (Geel, Belgio) e FZK (Karlshrue, Germania). Gli isotopi da studiare saranno decisi alla fine della campagna di misure2004 ad n_TOF, sulla base della qualità e statistica dei dati raccolti.Il 2005 sarà inoltre dedicato alla preparazione delle proposte di misure ad n_TOF, da effettuarsi alla ripresa dell'attività degli acceleratori alCERN nel 2006. Nell'intento di migliorare l'attendibilità delle misure di sezioni d'urto di cattura per isotopi fissili, per i quali un notevolecontributo al background proviene dai gamma di fissione, si sta pensando di costruire un rivelatore ancillare di fissione, che agisca comeVeto, in anticoincidenza con il calorimetro gamma. Lo sviluppo ed il test di tale rivelatore dovrebbe avvenire nel corso del 2005, per essereimpiegato nelle nuove misure del 2006. Si fa presente che e' recentemente stato approvato dalla Commissione delle Comunità Europee unnuovo contratto (IP_Eurotrans) del VI Programma Quadro, che prevede misure di interesse per gli ADS, nel cui ambito e' previsto unsupporto per misure di sezioni d'urto ad n_TOF. Il contratto e' attualmente in fase di negoziazione e dovrebbe partire nel 2005.


Annofinanziario

Missioniinterne

Missioniestere

Materiale diconsumo


Spese dicalcolo




20032004

TOTALE

25,020,0

99,0104,0

50,537,0

7,010,5

41,040,0

222,5211,5

45,0 203,0 87,5 17,5 81,0 434,0






PREVISIONE DI SPESA


In KEuro

ANNIFINANZIARI

Missioniinterne

Missioniestere

Materialedi

consumo


Spesedi

calcolo



Costruzioneapparati

TOTALECompet.

20052006

TOTALI

23,024,0

128,5147,0

23,036,0

15,08,0

10,020,0

199,5235,0

47,0 275,5 59,0 0,0 0,0 0,0 23,0 30,0 434,5



StrutturaLNL





QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica



Tecnol. 123

GRAMEGNA Fabiana MASTINU Pierfrancesco QUARANTA Alberto

I RicRic.

R.U.

335

208020


00

NTECNICI

Cognome e Nome



Assoc.tecnica


31.2


00












29−12−2005 Completamento analisi dati reazioni di cattura su 139La, 24,25,26Mg, Zr, 237Np

30−12−2005 Pubblicazione risultati campagna di misure 2002−2003 ed inserimento dati sudatabases sezioni d'urto neutroniche

31−12−2005 Preparazione nuove proposte di misure per il 2006




Codice Esperimento GruppoN2P 3

Rapp. Naz.: Daniela Fabris

Rappresentante nazionale: Daniela FabrisStruttura di appartenenza: PDPosizione nell'I.N.F.N.:


Linea di ricerca

Reazioni nucleari indotte da ioni leggeri e pesanti


LNL,PAVIA,CYCLOTRON Institute TEXAS AMUniversity


dal laboratorio

N2P

Acceleratore usato

TANDEM XTU−ALPI LINAC, Superconductive Cyclotron K500 TAMU; Sorgenti elettroniche di neutroni.

Fascio(sigla e

caratteristiche)

Ioni Pesanti ad energie < 20 MeV/A (LNL).Ioni Pesanti (40Ar − 238U) ad energie < 100 MeV/A (TAMU).Protoni e Deutoni 100 MeV (Laboratorio da definire).Neutroni 14 MeV (Pavia) Neutroni 2.6 MeV (LNL).


Produzione di neutroni indotta da ioni leggeri su targhette spesse.Produzione di nuclei esotici (neutron−rich)in collisione ione−ione ed emissione ritardata di neutroni. Dinamica della fissione nella regione dei nucleisuper−pesanti.

Apparatostrumentale

utilizzato

Proton Recoil Telescope.Spettrometro BIGSOL e calorimetro neutronico. Punto misura spettroscopianeutronica ad LNL.


LNL, Pd, Pv.


Cyclotron Institute TAMU. BARC, Mumbai, India.IOP, Bhubaneswar, India.

Durata esperimento 2004 − 2006



StrutturaLNL


Resp. loc.: Marco Cinausero


VOCIDI




SJ di cui SJ

Riunioni della collaborazione x 6 ricercatoriTest di laboratorio a Pavia

6,03,0

9,0

Turni di misura al TAMU (2 prese dati l'anno)

Contatti con laboratori esteri per la preparazione degli esperimenti col protonrecoil telescope

27,5

2,5 30,0

Cavi, connettori,minuterie e lavorazioni meccaniche per il punto misura deineutroni a LNL

Materiale per test di laboratorio e metabolismo

10,0

7,0 17,0

Spedizione del proton recoil telescope presso il laboratorio selezionato 2,5

2,5


2 PC di controllo per il punto misura dei netroni a LNL1 CFD Ortec Mod.953 per rivelatori a gas di trigger a LNL

6,05,0 11,0

Scintillatore spesso e relativo fotomoltiplicatore per il proton recoil telescope 10,0

10,0





StrutturaLNL










In KEuro

Struttura


caricodi altriEnti

Missioniinterne

SJ

Missioniestere

SJ

Materialedi

consumo

SJ

Trasportie

facchinaggi

SJ

Spesedi

calcolo

SJ

Affittie

manutenzione

SJ


SJ

Costruzioneapparati

SJ

TOTALECompet.

SJ

LNLPDPV

TOTALI

9,013,016,0

30,040,015,0

17,010,0

5,0

2,55,0

11,013,021,0

10,0

13,0

79,581,070,0

0,00,00,0

38,0 85,0 32,0 7,5 45,0 23,0 230,5







A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004

B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005


Annofinanziario

Missioniinterne

Missioniestere

Materiale diconsumo


Spese dicalcolo

Affitti emanutenz.



2004

TOTALE

26,0 56,0 15,0 2,5 43,5 56,0 199,0

26,0 56,0 15,0 2,5 43,5 56,0 199,0


Consuntivo N2P Gennaio-Giugno 2004 L’ esperimento N2P ha progredito durante i primi sei mesi del 2004 secondo il planning.

1) E’ stata completata la fase di progettazione del Proron Recoil Telescope (PRT) dopo lo studio della performance del rivelatore studiata tramite simulazioni di Monte Carlo. I risultati ottenuti saranno presentati in un apposito documento per il raggiungimento della Milestone sulla progettazione del PRT a mesi 6. Come conseguenza di questo studio e’ stata ritenuta non accettabile una soglia di E=12-15 MeV nella rivelazione dei protoni di rinculo, caratteristica del disegno originale (convertitore da 2 mm e 2 MWPC a pressione atmosferica). Di conseguenza sono state apportate le seguenti modifiche al rivelatore.

Il convertitore (rivelatore plastico) originariamente costituito da un foglio singolo di scintillatore e’ stato sostituito da 5 strati di scintillatore da 0.4 mm, ciscuno dei quali e’ costutito da 5 strip di plastico di area attiva 50 x 10 mm2 con lettura a PD. Le strip di plastico sono orientate alternativamente in verticale ed orizzontale, in modo da determinare non solo la traccia del protone nelle strip che hanno “sparato”, ma anche la posizione del protone con una risoluzione di 10 x 10 mm2. Questa lettura “digitale “ del convertitore non risulta particolarmente penalizzante poiche’ la possibile lettura analogica del segnale sarebbe affetta da una risoluzione di energia particolarmente bassa. Il convertitore attivo permette il tracciamento dei protoni di bassa energia rivelati nei due strati più interni (0.8 mm di scintillatore) ed incidenti nel primo strip detector (300 µm di spessore). La soglia di una tale identificazione e’ dell’ ordine di 2-3 MeV.

Per protoni di rinculo uscenti dal convertitore con energia tale da passare questo primo rivelatore al silicio, il tracciamento della traiettoria verrà effettuato utilizzando un secondo strip detector al silicio (1000 µm di spessore). Si potrà quindi misurare la perdita di energia dello ione nei due silici, mentre l’informazione del convertitore attivo sarà utilizzata solo per la correzione off-line dell’ energia del protone. In questo modo il sistema minimizza la soglia di rivelazione permettendo di utilizzare il PRT in un range dinamico da circa 2-3 MeV a più di 100 MeV. Gli strip detectors sono sensibili alla posizione tramite 16 strip in X e Y. Le simulazioni di Monte Carlo hanno dimostrato che è sufficiente una determinazione della posizione ottenuta leggendo solo 8 + 8 strip per ogni rivelatore, riducendo cosi’

l’ elettronica necessaria. Siamo in attesa di ricevere i primi campioni di plastici del convertitore per validare il sistema in laboratorio prima di ordinare il blocco dei plastici ed i due strip detectors. In parallelo è stata preparata la meccanica e l’ acquisizione (KMAX) per il PRT.

Convertitore: 5 strati di scintillatore plastico a strip (spessore totale 2 mm)

2 rivelatori al silicio a strip per tracciamento protoni

BGO per misurare l’energia totale dei protoni

7 cm

25 cm

2) Riguardo l’ attività sperimentale al TAMU, la sperimentazione a BIGSOL e’ cominciata con due turni di misura 24 marzo-15 aprile, 24 maggio-2 giugno, in cui sono state studiate le reazioni: 238U + 238U, 198Pt, 232Th e 84Kr + 238U, 198Pt, 232Th a 12 MeV/amu, 74Ge, 172Yb + 238U a 15 e 20 MeV/amu.

La componente italiana della collaborazione è responsabile del rivelatore di piano focale (MWPC-IC-CsI(Tl)), installato negli anni scorsi. Un up-grade del sistema di rivelazione e’ stato completato a marzo con la sostituzione dei rivelatori CsI(Tl) con un odoscopio di 14 cristalli YAP letti con fotomoltiplicatori (vedi foto) per ottimizzare la counting rate capability del sistema.

Parallelamente e’ stata completata la progettazione del calorimtro neutronico e definita l’elettronica di lettura (milestone a mesi 6).

3) Come comunicato alla CSN3 e’ stato anche risolto il problema del punto misura neutroni al

Tandem-Linac dovuto all’ uscita del gruppo di Bari dalla collaborazione N2P. Il gruppo di Bari ha infatti deciso di dare in uso alla collaborazione N2P il punto misura ex-RIPEN dei LNL comprendente:

a) Camera di reazione con impianti da vuoto ed accessori; b) 24 rivelatori di neutroni con meccanica di sostegno ed alimentatori HV;

Non sono disponibili il front-end di elettronica, i bin NIM e CAMAC e tutto il materiale inventariato Bari che e’ stato riportato in sede. Con il finanziamento straordinario di Giugno 2004 sarà possibile realizzare parte del front end di lettura (moduli PSD) ed il sistema di acquisizione KMAX con convertitori Phillips.

Pubblicazioni 2004 1) A. Saxena, D. Fabris, G. Prete, D.V. Shetty, G. Viesti, B.K. Nayak, D.C. Biswas, R.K. Choudhury, S.S. Kapoor,

M.Lunardon, S. Moretto, G. Nebbia, S. Pesente, V. Rizzi, A.M. Samant, M. Barbui, E. Fioretto, M. Cinausero, A. Brondi, G. La Rana, R. Moro, E. Vardaci, N. Gelli, F. Lucarelli:

“Particle multiplicities in the fission-like reactions of 340 MeV 28Si on 232Th.” Nucl. Phys. A Volume 730, Issues 3-4, 26 January 2004, Pages 299-315 2) S. Moretto, D. Fabris, M. Lunardon, S. Pesente, V. Rizzi, G. Viesti, M. Barbui, M. Cinausero, E. Fioretto, G.

Prete, A. Brondi, E. Vardaci, F. Lucarelli, A. Azhari , X. Dong , K. Hagel , Y. Ma , A. Makeev , M. Murray, J.B. Natowitz, L. Qin, P. Smith, D. Tang, L. Trache, B. Tribble, R. Wada, J. Wang: “ Search for N/Z dependent effects in the decay of A=98 compound nuclei populated in fusion-evaporation reactions.” Phys. Rev. C69 (2004) 044604.

3) R. Wada, T. Keutgen, K. Hagel, Y. G. Ma, J. Wang, M. Murray, L. Qin, P. Smith, J. B. Natowitz, R. Alfarro, J.

Cibor, M. Cinausero, Y. El Masri, D. Fabris, E. Fioretto, A. Keksis, M. Lunardon, A. Makeev, N. Marie, E. Martin, A. Martinez-Davalos, A. Menchaca-Rocha, G. Nebbia, G. Prete, V. Rizzi, A. Ruangma, D. V. Shetty, G. Souliotis, P. Staszel, M. Veselsky, G. Viesti, E. M. Winchester, S. J. Yennello, Z. Majka, A. Ono: “Reaction Dynamics and Multifragmentation in Fermi Energy Heavy Ion Reactions.” Phys. Rev. C69 (2004) 044610

4) Y. G. Ma, R. Wada, K. Hagel, J. Wang, T. Keutgen, Z. Majka, M. Murray, L. Qin, P. Smith, J. B.

Natowitz, R. Alfaro, J. Cibor, M. Cinausero, Y. El Masri, D. Fabris, E. Fioretto, A. Keksis, M. Lunardon, A. Makeev, N. Marie, E. Martin, A. Martinez-Davalos, A. Menchaca-Rocha, G. Nebbia, G. Prete, V. Rizzi, A. Ruangma, D. V. Shetty, G. Souliotis, P. Staszel, M. Veselsky, G. Viesti, E. M. Winchester, S. J. Yennello: “Evidence of Critical Behavior in the Disassembly of Nuclei with A ~ 36.” Phys. Rev. C 69 (2004)0 31604R

L'attivita' scientifica per il 2005 si svolgera' secondo il seguente schema:

1) Proton Recoil Telescope: l’attivita’ proseguira’ secondo quanto presentato nel piano pluriennale nel 2004, in particolare saranno montate e testate tutte le parti del telescopio.

2) Attivita’ al TAMU: l’attivita’ proseguira’ secondo quanto presentato nel piano pluriennale nel 2004, in particolare sara’ completato il calorimetro neutronico e trasferito al TAMU, dopo aver eseguito i test di funzionamento ai LNL. Inoltre sara’ completata la campagna presso BigSol di misure per la produzione di nuclei neutron-rich.

3) Misure pre-scissione presso i Laboratori Nazionali di Legnaro: si prevede di installare il nuovo sistema di front-end e di fare un upgrade generale del punto misura, in conseguenza al ritiro del gruppo di Bari dalla collaborazione. Si prevede inoltre di effettuare la prima presa dati entro fine 2005.





PREVISIONE DI SPESA


In KEuro

ANNIFINANZIARI

Missioniinterne

Missioniestere

Materialedi

consumo


Spesedi

calcolo



Costruzioneapparati

TOTALECompet.

20052006

TOTALI

38,044,0

85,082,5

32,025,0

7,52,5

45,0 23,0 230,5154,0

82,0 167,5 57,0 10,0 0,0 0,0 45,0 23,0 384,5



StrutturaLNL





QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica



Tecnol. 123

CINAUSERO Marco LHERSONNEAU Gerard PRETE Gianfranco

Ric.

D.R.D.R.

333

505040

123

ANDRIGHETTO Alberto BARBUI Marina RIZZI Valentina

Tecn.AsRicAsRic

3010070


32

NTECNICI

Cognome e Nome



Assoc.tecnica


31.4


00



1 Serv. Tecn. Mec. Mat. 1.5










30−9−2005 Completamento del commissioning del PRT

30−9−2005 Completamento del commissioning del Calorimetro di Neutroni

31−12−2005 1 Presa dati ai LNL




Codice Esperimento GruppoNUCL−EX 3

Rapp. Naz.: Mauro BRUNO

Rappresentante nazionale: Mauro BRUNOStruttura di appartenenza: BOPosizione nell'I.N.F.N.:


Linea di ricerca

"Reazioni nucleari fra ioni pesanti: TERMO − aspetti termodinamici (resp. F. Gramegna e A. Moroni); DINA −Aspetti dinamici (resp. A. Olmi)"


Laboratori Nazionali di LegnaroLaboratori Nazionali del SudLaboratori GANIL


dal laboratorio

Acceleratore usato

ALPI (LNL)CS (LNS) Spiral (GANIL)

Fascio(sigla e

caratteristiche)

TERMO: ioni pesanti di massa 30−70 ad energie fra 10 e 30 AMeV DINA: ioni pesanti ad energie compresefra 15 e 50 AMeV


"TERMO: Transizione di fase. Formazione di sistemi nucleari caldi. Effet di isospinDINA: Meccanismi direazione in collisioni periferiche e semiperiferiche. Emissioni a ""midrapidity"""

Apparatostrumentale

utilizzato

TERMO: GARFIELD con upgrading, CHIMERADINA: FIASCO, CHIMERA


Bologna, Firenze, LNL, Milano, Napoli, Trieste


LPC − Caen, GANIL − Caen, NSCL − MSU − East Lansing, ITHEMBA Labs − Faure, WITS − Johannesburg

Durata esperimento 4 anni



StrutturaLNL


Resp. loc.: GRAMEGNA Fabiana


VOCIDI




SJ di cui SJ

Turno LNS (0.11 x3.6 FTE x 10 gg)Riunioni di collaborazione, analisi dati, mob. resp. lineamobilità exochap x 1 persona

4,05,51,5

11,0

riunioni e contatti di collaborazionemobilità Exochapturno Ganil x 1 x 10ggturno Ganil x 2 x 10gg

4,51,32,0

4,0

11,8 4,0

isotopi rari per fasci e targetriparazioni elettronica e manutenzionimateriale magazzinolavorazioni meccaniche, materiali vari (colle, kapton etc.)

10,07,05,06,0

28,0


5 dischi EIDE per PC acquisizione dati1 monitor per controllo telecamere (portatarget− pressione− vuoto)Rinnovo 2 PC obsoleti

2,00,53,0

5,5

Materiali per upgrading e manutenzione sitema ricircolo gas GARFIELDSistema per trasporto materiale nel buncher GARFIELD

15,015,0

30,0





StrutturaLNL










In KEuro

Struttura


caricodi altriEnti

Missioniinterne

SJ

Missioniestere

SJ

Materialedi

consumo

SJ

Trasportie

facchinaggi

SJ

Spesedi

calcolo

SJ

Affittie

manutenzione

SJ


SJ

Costruzioneapparati

SJ

TOTALECompet.

SJ

BOFI:TERMOFI:DINALNLMINATS

TOTALI

19,021,012,011,015,014,8

5,5

13,0 12,010,012,0

7,811,0

5,01,5

8,0

4,0

5,05,59,0

28,010,010,0

1,0

10,0

3,0

16,02,06,05,56,0

38,01,0

19,0

30,0

71,038,539,082,345,067,8

9,0

21,010,0

4,0

0,00,00,00,00,00,00,0

98,3 13,0 59,3 12,0 68,5 10,0 3,0 74,5 49,0 352,6 35,0







A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004vedi allegato 1

B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005vedi allegato 2


Annofinanziario

Missioniinterne

Missioniestere

Materiale diconsumo


Spese dicalcolo




20032004

TOTALE

90,592,5

29,034,0

152,084,0

3,0 87,557,0

235,0131,5

597,0399,0

183,0 63,0 236,0 3,0 144,5 366,5 996,0


ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004

a) E' iniziato l'upgrading di Garfield con il completamento e la messa a punto del rivelatore in avanti (Ring Counter). I risultati ottenuti con questo rivelatore hanno mostrato un'ottima risoluzione in carica e massa fino a Z = 8. Inoltre e' stato possibile identificare nella matrice camera a ionizzazione - Silicio fino al residuo di evaporazione con una carica corrispondente alla somma delle cariche di proiettile e bersaglio. E' in corso la messa a punto dell'apparato "Side Isotope Array" che ha subito qualche ritardo in seguito all'incidente di Arialdo Moroni che ne era il responsabile. Il sistema, compreso il controllo del ricircolo del gas e' quasi ultimato e sara' utilizzato, completo o in parte, nella misura che sara' effettuata nel prossimo autunno.

b) E' stata assegnato dal PAC dei Laboratori di Legnaro un periodo di 10 giorni, sui 22 richiesti, per iniziare a misurare, a 15 AMeV, le reazioni di Calcio 40 e 48 su Nickel 58 e 64. Purtroppo le caratteristiche del fascio fornito dai Laboratori a marzo 2004 non sono state sufficienti per poter effettuare la misura e si spera sia possibile effettuare questo turno di misura nel prossimo autunno. Prima di richiedere al PAC il completamento della misura si ritiene opportuno aspettare l'esito della prossima misura.

c) E’ stata effettuata una misura presso i Laboratori Nazionali del Sud, utilizzando l’apparato Chimera. La collaborazione Isospin ha partecipato alla misura, mantenendo molto elevata l’efficienza del rivelatore. Sono stati utilizzati fasci di Ni-62 e Ni-58, su bersagli di Ca-40 e Ca-48, ad un’energia di 25 AMeV. L’acceleratore ha avuto per questo turno un funzionamento completamente affidabile, sia per stabilita’ del fascio che per prestazioni di timing.

d) E' stata effettuata ai Laboratori di Legnaro, una misura di calibrazione degli scintillatori a CsI(Tl) a bassa energia, in una regione energetica non coperta dalle misure effettuate dal gruppo in precedenza. E' stata richiesta una ulteriore misura a bassissima energia al PAC del CN in modo da poter effettuare anche una analisi della dipendenza dalla massa, utilizzando fasci di protoni, deutoni, Elio-3 ed alfa.

e) Riguardo all'elettronica digitale il grosso del lavoro ha riguardato lo sviluppo della scheda madre FAIR, lo sviluppo delle schede di "canale" (8 per scheda madre, ciascuna dotata di un flash-ADC e un DSP) e lo sviluppo di un algoritmo per il trattamento dei segnali dei CsI. Per quanto riguarda la scheda madre attualmente si e’ passati dalla fase di prototipo alla fase di produzione. Delle schedine di "canale" sono stati realizzati per ora 30 esemplari sui quali effettuare prove mirate, ad ottimizzare il rumore elettronico dello stadio di ingresso. L'algoritmo per il trattamento sui DSP on board dei segnali dei CsI effettua una formazione semigaussiana con tau=700ns ("fast") ed una formazione semigaussiana con tau=3us ("slow"). La formazione "slow" riproduce la risposta degli shapers CAEN N568 attualmente impiegati per i CsI di GARFIELD. Al prossimo turno di GARFIELD previsto per l'autunno, questi digitalizzatori saranno impiegati per acquisire i segnali dei CsI(Tl).

f) Si sta lavorando per avere sempre una maggiore integrazione fra i moduli di elettronica digitale ed i moduli standard di acquisizione (ADC e TDC). Si sono presentati diversi problemi di controllo dell’acquisizione, che hanno presentato una certa incompatibilita’ con i moduli nuovi. E’ stato quindi necessario modificare i programmi di acquisizione. Cio’ e’ stato complicato dal fatto che l’acquisizione utilizzava delle CPU abbastanza vecchie, programmate in

assembler. Si progetta di ridisegnare completamente il programma di acquisizione per utilizzare CPU piu’ moderne.

g) Riguardo alla dinamica delle reazioni, il lavoro si e' svolto su due campi principali: l'analisi dettagliata dei dati acquisiti con l'apparato FIASCO presso il CS dei LNS e le nuove prese dati, sempre nello stesso laboratorio, con l'apparato CHIMERA. Riguardo al primo argomento, dopo la pubblicazione del lavoro che descrive funzionamento e prestazioni del set-up di FIASCO, ci si e’ dedicati allo studio delle emissioni di particelle e frammenti a midvelocity gia' precedentemente osservate sia dal nostro che da altri gruppi. Queste emissioni, che costituiscono uno degli aspetti peculiari del regime di interazione di Fermi (tra 25 e 100AMeV), sono state caratterizzate con precisione in collisioni semiperiferiche sfruttando le prestazioni di FIASCO, ottimizzato proprio per tali processi. Studiando le reazioni di Nb su Nb a 38 AMeV, si sono valutati i contributi dei vari meccanismi che producono particelle (cariche) e frammenti complessi. Per la prima volta si e' anche tentato di fare un bilancio completo in energia in queste collisioni semiperiferiche, da cui e' emerso che le emissioni a midvelocity sono molto efficienti per rimuovere energia, massa e carica dal sistema. Questi risultati sono stati inviati a Phys. Rev. Lett. per la pubblicazione. La natura di queste emissioni veloci di frammenti nelle fasi del contatto tra i nuclei reagenti sara' approfondita dai dati raccolti recentemente in esperimenti con CHIMERA. I sistemi misurati sono stati 116Sn,58Ni + 116Sn,58Ni a 30 e 35AMeV. Le calibrazioni sono in corso e beneficiano di tutto l'apparato di metodi e tecniche messe a punto per questo e altri esperimenti con CHIMERA come specificato al punto k).

h) E’ proseguita l’analisi sempre piu’ approfondita dei dati ottenuti con l‘apparato Multics, sia nelle misure effettuate presso il National SuperConducting Cyclotron della Michigan State University, sia in quelle effettuate presso il Laboratorio Nazionale del Sud, insieme all’apparato Medea. I risultati ottenuti nel primo caso riguardano la conferma del segnale di transizione di fase gia’ ottenuto dal nostro gruppo per la prima volta in fisica nucleare, in reazioni diverse da quella della prima pubblicazione e l’analisi di scaling nei dati, ed in particolare lo scaling previsto dal modello di Fisher. Questi ultimi risultati sono stati pubblicati e presentati a conferenze internazionali. Per gli esperimenti effettuati ai LNS sono stati pubblicati risultati che mostrano la presenza contemporanea di processi di equilibrio e di processi dinamici.

i) E’ stata effettuata una analisi dei dati ottenuti con l’esperimento Reverse. Sono stati selezionati gli eventi provenienti dalle reazioni piu’ centrali con una analisi statistica in componenti principali. I dati cosi’ selezionati hanno permesso di calcolare i rapporti fra rese isotopiche, tramite le quali si sono ottenute informazioni sulla temperatura del nucleo eccitato, ed utilizzando uno studio di isoscaling, ottenere informazioni sulle densita’ relative di neutroni e protoni, e quindi indicazioni sul termine di simmetria dell’equazione di stato della materia nucleare.

j) E’ proseguita l’analisi dei dati ottenuti con l’apparato Garfield presso i Laboratori Nazionali di Legnaro in diversi turni sperimentali e con diversi scopi. Il primo insieme di esperimenti riguarda misure di sezioni d’urto con fasci leggeri su bersagli leggeri, utili sia per applicazioni di Fisica Sanitaria, per fornire informazioni utili all’interazione di proiettili di carbonio, utilizzati per la cura di

alcuni tumori, con i tessuti biologici, sia per applicazioni di Fisica spaziale, per poter studiare l’effetto di ioni pesanti sugli astronauti. Il secondo insieme di esperimenti riguarda le caratteristiche della Risonanza Gigante di Dipolo (GDR) ed in particolare la saturazione della larghezza della risonanza stessa in funzione dell’energia e la sua dipendenza dal canale di ingresso che permette la formazione del nucleo in risonanza. Il terzo insieme di esperimenti, sulla linea degli studi termodinamici, consiste nello studio di sistemi caldi ed eccitati ad energie di eccitazione intorno alla “soglia” del fenomeno della multiframmentazione. L’analisi e’ giunta alla fine delle calibrazioni e risultati sperimentali preliminari sono stati presentati ad alcune conferenze.

k) Un grande impegno e’ stato dedicato alle calibrazioni in massa e carica dei dati ottenuti nell’esperimento di luglio 2003 con l’apparato Chimera. E’ stato messo a punto un metodo di calibrazione molto efficace che permettera’ di calibrare in tempi sufficientemente brevi i 1200 telescopi di Chimera, per gli esperimenti che si sono succeduti nel 2003 e nel 2004. Si e’ inoltre collaborato con i partecipanti agli altri esperimenti effettuati con l’apparato Chimera, in modo da mettere a punto anche le calibrazioni energetiche e l’identificazione delle particelle leggere tramite l’analisi in forma dei segnali provenienti dagli scintillatori CsI(Tl).

l) Da un punto di vista teorico si è perfezionato il codice di Monte Carlo che permette di calcolare, sulla base della teoria delle BME, l'emissione di frammenti di massa intermedia considerando la possibilità di emissione contemporanea di 40 IMF di cui si calcolano gli spettri doppio differenziali. Il calcolo così fatto, ha permesso di eliminare una discrepanza che si era ottenuta per dati sperimentali e calcoli molto preliminari, relativa all'emissione di 7Be e 10Be nell'interazione di 62Ni e 48Ca in un ristretto intervallo angolare. Questo risultato e’ stato ottenuto analizzando un piccolo campione di dati sperimentali e quindi sara’ da verificare una volta che si otterrano tutti i dati calibrati e sara’ possibile selezionare reazioni sufficientemente centrali.

m) Ancora da un punto di vista teorico si è sviluppato un calcolo basato su una generalizzazione del modello di Karol (Phys. Rev. C11, 4 (1975)) per tener conto di collisioni periferiche nel calcolo della distribuzione in massa degli IMF osservati.

n) E’ stata effettuata una analisi degli spettri alfa misurati, in occasione delle misure effettuate con l’apparato Garfield di interesse per applicazioni sanitarie, tra 35 e 75 gradi nell'interazione 12C + 12C e 16O +12C tra circa 6 e 20 A MeV.

ATTIVITA’ PREVISTA

Misure sperimentali a) Misure presso i Laboratori Nazionali di Legnaro: se la misura di recupero del

turno gia’ assegnato avra’ risultati positivi, si ha intenzione di chiedere al prossimo PAC il completamento delle misure con fasci di Ca su bersagli di Ni e Fe all’energia di 15 AMeV. In occasione di questa misura si avra’ l’apparato Garfield completato sia dal Forward Ring Counter che dal Side Isotope Array. Anche i canali di elettronica digitale potrebbero essere applicati a tutti i rivelatori CsI(Tl) dell’intero apparato.

b) Misure presso i Laboratori Nazionali del Sud: si ha intenzione di chiedere alla collaborazione Isospin e successivamente al PAC dei LNS un ulteriore turno da effettuare con l’apparato Chimera per poter misurare a diverse energie di eccitazione, oltre a quelle gia’ misurate, per sistemi di massa intorno a 100 (come Ca + Ni oppure S + Ni).

c) Misure presso i Laboratori di Ganil. E’ prevista una piccola partecipazione del gruppo ad una misura gia’ approvata dal PAC di Ganil. Sara’ inoltre presentata al prossimo PAC una misura da effettuarsi utilizzando l’apparato Indra insieme allo spettrometro Vamos. Sara’ utilizzato un fascio di Argon, da Ar 33 ad Ar 46, ottenuti con l’acceleratore di fasci esotici Spiral, su bersagli di Nickel. Sara’ misurato sia il residuo di evaporazione che le particelle cariche emesse, in modo da studiare la variazione delle proprieta’ di diseccitazione in funzione del diverso rapporto N/Z

Analisi dati a) Sara’ portata a termine l’analisi dei dati raccolti negli anni scorsi con l’apparato

Garfield per quanto riguarda le misure di sezioni d’urto d’interesse per la fisica sanitaria, con confronti di predizioni teoriche di modello.

b) Sara’ portata a termine l’analisi delle misure sulla risonanza gigante di dipolo, effettuate in maniera molto completa misurando in coincidenza con i gamma anche le particelle cariche e il residuo di evaporazione.

c) Proseguira’ l’analisi delle misure gia’ effettuate e di quelle che saranno effettuate in autunno, allo scopo di studiare gli aspetti termodinamici dei sistemi eccitati prodotti.

d) Proseguira’ sia la riduzione dati che l’analisi dei dati ottenuti nelle misure effettuate con l’apparato Chimera.

e) Sara' completata l'analisi dei dati per la calibrazione energetica degli scintillatori CsI(Tl) utilizzando tutta la vasta informazione fin qui raccolta. Auspicabilmente sara’ utilizzata anche quella ottenibile con fasci molto leggeri secondo quanto richiesto all'ultimo incontro USP del CN di Legnaro.

Calcoli teorici Saranno sviluppati nuovi calcoli teorici in modo da poter confrontare dati sperimentali che si possono riferire a collisioni centrali. Sara’ inoltre studiata la possibilita’ di introdurre effetti dinamici di parametro d’impatto, in modo da poter effettuare un paragone globale fra dati e modello. Sviluppi tecnologici a) A parte la partecipazione del gruppo all’iniziativa Eurons, tramite Exochap, che

prevede ricerca e sviluppo per nuovi rivelatori ed elettronica per esperimenti di

reazioni nucleari, si intende procedere con la sperimentazione di elettronica digitale, con applicazione a rivelatori diversi dagli scintillatori ed eventualmente con l’utilizzo di nuovi processori DSP piu’ potenti che possano consentire operazioni piu’ rapide e precise.

b) Sara’ portato a termine il lavoro di riorganizzazione e di riscrittura del programma di acquisizione che permettera’ la completa integrazione dell’elettronica digitale. Il programma sara’ scritto in C, in modo tale da permette un up-grading delle CPU in futuro, senza la necessita’ di cambiare i programmi di acquisizione.





PREVISIONE DI SPESA


In KEuro

ANNIFINANZIARI

Missioniinterne

Missioniestere

Materialedi

consumo


Spesedi

calcolo



Costruzioneapparati

TOTALECompet.

20052006

TOTALI

111,3105,0

71,380,5

78,5145,0

3,03,0

74,553,0

49,090,0

387,6476,5

216,3 151,8 223,5 6,0 0,0 0,0 127,5 139,0 864,1



StrutturaLNL





QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica



Tecnol. 12345

BARLINI Sandro GRAMEGNA Fabiana KRAVTCHOUK Vladimir MASTINU Pierfrancesco VANNUCCI Luigi

I Ric

Ric.Ric.

Dott.

B.P.D.

33333

80501002030

1 LANCHAIS Ariane Laura AsRic 80


10.8

NTECNICI

Cognome e Nome



Assoc.tecnica


52.8


00

SERVIZI TECNICI Annotazioni:− KRAVTCHOUK Vladimir: titolare di borsa di studiopost−doctoralDenominazione mesi−uomo

123

Serv. Sist. Contr. Acc. e Appar. Strum. Serv. Tecn. Mec. Mat. Servizio Utenti

2.02.02.0










20/10/2005 misura LNL con apparato Garfield completo

20/10/2005 misura LNS con apparato Chimera

20/12/2005 misura Ganil con apparato Indra + Vamos




Codice Esperimento GruppoPRISMA2 3

Rapp. Naz.: STEFANINI Alberto

Rappresentante nazionale:STEFANINI AlbertoStruttura di appartenenza: LNLPosizione nell'I.N.F.N.:


Linea di ricerca

Studi di reazioni e struttura nucleare con ioni pesanti.


Laboratori Nazionali di Legnaro


dal laboratorio

Acceleratore usato

Tandem XTU e Linac ALPI−PIAVE

Fascio(sigla e

caratteristiche)

Ioni pesanti con A=40−200 e E=5−10 MeV/A


Dinamica delle reazioni tra ioni pesanti vicino alla barriera Coulombiana.Struttura di nuclei ricchi di neutroni

Apparatostrumentale

utilizzato

Spettrometro per ioni pesanti PRISMA, array di rivelatori al Germanio CLARA per gamma


LNL, PD, NA, TO


CIAE Pechino, FLNR Dubna, GSI Darmstadt

Durata esperimento 4 anni



StrutturaLNL


Resp. loc.: STEFANINI Alberto


VOCIDI




SJ di cui SJ

contatti e collaborazioni con le altre sedi 4,0

4,0

1 sett.* 1 pers. 2 volte Jyvaskyla per gas−filled mode1 sett.* 1 pers. GSI per rivelatore ingresso1 sett.* 1 pers. Dubna per collaborazione su rivelatore MCP e fissione10 gg.* 1 pers. GANIL e Saclay per riv. SeD (ioni molto pesanti)

3,01,52,02,5

9,0

isotopi arricchiti per fasci (76Ge, 70Zn, 82Se, 96Zr, 64Ni) e bersagli (208Pb,124Sn, 116Cd, 142Ce, 154−152Sm, 176Yb, ...)

cassette DLT

consumo vario, minuterie, gas rivelatori, cavi e connettori

15,0

8,0

10,033,0


ricambi vuoto e misuratori, valvolericambi elettronica e controlli

10,020,0 30,0





StrutturaLNL




dettagli su alcune voci del preventivo di spesa possono essere trovate sulla relazione consuntiva e programmaticaallegata (vedi modulo EC5)



StrutturaLNL










In KEuro

Struttura


caricodi altriEnti

Missioniinterne

SJ

Missioniestere

SJ

Materialedi

consumo

SJ

Trasportie

facchinaggi

SJ

Spesedi

calcolo

SJ

Affittie

manutenzione

SJ


SJ

Costruzioneapparati

SJ

TOTALECompet.

SJ

LNLNAPDTO:DTZ

TOTALI

4,032,5

7,03,5

9,04,07,01,5

33,023,524,0

30,04,0

27,0

76,064,065,0

5,0

0,00,00,00,0

47,0 21,5 80,5 61,0 210,0







A) ATTIVITA' SVOLTA FINO A GIUGNO 2004The period going from Summer 2003 to Summer 2004 has been the first year of fulloperation of the spectrometer. Various experiments, in the fields of few− and multi−nucleontransfer between heavy ions, have been performed.The installation of the array of Clover−detectors CLARA was completed, as well as its commissioning. First experiments onnuclear structure, proposed by a large italian and international users community, havebeen carried out in recent months, using the 36S, 64Ni and 82Se ALPI beams. The analysisof the results is in progress.

B) ATTIVITA' PREVISTA PER L'ANNO 2005In the last part of 2004 and during 2005, our experimental program is based on thefull use of the PRISMA and Prisma−Clara set−ups, both for studies of heavy−ion reac−tion dynamics near the Coulomb barrier, and for the investigation of nuclear structureof neutron−rich nuclei populated by multinucleon transfer and deep−inelastic collisions.Many experiments have been proposed by the Italian and international community inthis respect. We are confident that the new beams from the positive ion injector PIAVEwill be available soon, so to significantly widen the scientific possibilities offered byPrisma, and to fully exploit its experimental capabilities.


Annofinanziario

Missioniinterne

Missioniestere

Materiale diconsumo


Spese dicalcolo




2002200320042004

TOTALE

21,047,535,035,0

17,023,512,012,0

114,0104,0

70,070,0

88,076,053,553,5

50,0

20,020,0

290,0251,0190,5190,5

138,5 64,5 358,0 271,0 90,0 922,0


INFN-Commissione III June 2004

PRISMA-2

”Reaction dynamics and nuclear structure using the magnetic spectrometer PRISMA”

(progress report July 2003 - June 2004, perspectives to December 2005)

A.M.Stefanini, B.R.Behera, L.Corradi, E.Fioretto, A.Gadea, A.Latina, I.Pokrovskiy, S.Szilner

G.De Angelis, G.Maron, D.R.Napoli

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Legnaro

I-35020 Legnaro (Padova, Italy)

S.Beghini, G.Montagnoli, F.Scarlassara

Dipartimento di Fisica, Universita di Padova, and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

Sezione di Padova, I-35131, Padova (Italy)

A.DeRosa, G.Inglima, M.LaCommara, D.Pierroutsakou

M.Romoli, M.Sandoli, M.Trotta

Dipartimento di Fisica, Universita di Napoli and INFN, Sez. di Napoli, Napoli (Italy)

G.Pollarolo

Dipartimento di Fisica, Universita di Torino and INFN, Sez. di Torino, Torino (Italy)

1

I. INTRODUCTION

PRISMA is a magnetic spectrometer installed at LNL, designed for the A=100-200, E

= 5-10 MeV×A heavy-ion beams of the XTU Tandem-ALPI-PIAVE accelerator complex

and for the possibile use with the proposed radioactive beam facility SPES. Its main

features are a large solid angle 80 msr (±60 for θ and ±110 for φ), a wide momentum

acceptance±10%, mass resolution 1/300 via time-of-flight, energy resolution up to 1/1000

and rotation in a large angular range -200 - +1300.

The period going from Summer 2003 to Summer 2004 has been the first year of full

operation of the spectrometer. Various experiments, in the fields of few- and multi-nucleon

transfer between heavy ions, have been performed. The installation of the array of Clover

γ-detectors CLARA was completed, as well as its commissioning. First experiments on

nuclear structure, proposed by a large italian and international users’ community, have

been carried out in recent months, using the 36S, 64Ni, 82Se and 90Zr ALPI beams. The

analysis of the results is in progress.

FIG. 1: The spectrometer PRISMA.

3

In the last part of 2004 and during 2005, our experimental program is based on the

full use of the PRISMA and Prisma-Clara set-ups, both for studies of heavy-ion reac-

tion dynamics near the Coulomb barrier, and for the investigation of nuclear structure

of neutron-rich nuclei populated by multinucleon transfer and deep-inelastic collisions.

Various experiments have been proposed by many users’ groups in this respect. We are

confident that the new beams from the positive ion injector PIAVE will be available soon,

so to significantly widen the scientific possibilities offered by Prisma, and to fully exploit

its experimental capabilities.

4

II. PRESENT SITUATION OF THE SPECTROMETER

A. Focal plane detectors

In September 2003 a fault in the operation of the two gate valves separating the IC-

MWPPAC from the dipole vacuum chamber caused the breaking of all mylar windows

(IC and MWPPAC), and of cathode and anode wire planes of MWPPAC. This accident

forced us to shift to early 2004 the experiments already scheduled for October – November

2003. High-quality and intense work was done by technicians belonging to the electronics

laboratory and the workshop of INFN - Sezione di Padova to construct new electrodes and

windows. A completely new focal plane detector (FPD) has been eventually reassembled

at the beginning of December and installed at the spectrometer before the Christmas

holidays.

FIG. 2: HV filter for the MWPPAC.

Several mechanical and electrical changes on the MWPPAC structure were introduced,

so to improve working conditions of the detector and to overcome the spark problems on

some sections we found during the first tests. The most important modifications are:

- a new and more solid plastic spacer was designed and mounted in between the cathode

and X anodic planes to avoid deformations during the detector assembly. Such deforma-

tions may have been responsible for efficiency differences between the different sections;

5

- SHV feedthroughs, instead of LEMO, are now used on the vacuum vessel containing the

detector, to transport the HV to the cathodes;

- the ripple filters for the HV have been installed in small metallic boxes (as shown in the

Fig. 2) outside the vacuum vessel, rather than on the cathode frame itself.

During the recent experiments (Spring 2004) the Focal Plane Detectors have been used

in different regions of Z (see Fig. 3) and confirmed their good performance and efficiency.

A new cathode for the MWPPAC has been developed (see also the progress report of

one year ago) to improve the detector efficiency for fragments with A≤40. It consists of

ten equal electrodes composed of doubly aluminized (20 µg/cm2) mylar foil (1.5 µm) glued

on a G-10 frame (Fig. 4). The dead area between two adjacent cathodes is 6×130 mm2

corresponding to a loss of solid angle of about 6% (comparable with the wire cathode).

All ten cathodes have been prepared and will be used to assembly a new MWPPAC.

An automatic control system for venting, fore- and high-vacuum operations in the

different volumes of PRISMA is being developed. The system is based on a Programmable

Logic Controller (PLC) and will allow to manage the information coming from standard

vacuum instrumentation to make all operations automatic and reliable.

The first tests performed by using CF4 as filling gas for the IC gave good results

with a Z resolving power (and an energy resolution) comparable to what obtained by

using CH4. The design of an automatic system for the gas circulation, based on MKS

instrumentation (controlled valves, pressure gauges and flow meters), is almost completed

and the assembling of the different components is starting.

B. The new MCP entrance detector

Recently the micro-channel plate (MCP) entrance detector has been equipped with a

new readout system to get particle position information with better performance, designed

and built in collaboration with the Dubna group [15]. The anode structure for X, Y read-

out is made of two orthogonal delay lines, wrapped around rounded plastic frames of two

different diameters to keep the two lines insulated from one another and both from the

inner metallic plate [17]. The delay lines are homemade using Cu-Be wire 70µm diameter.

6

FIG. 3: ∆E-E two-dimensional spectra measured for the reactions 36S + 208Pb (up, left), 54Fe

+ 124Sn (up, right) and 82Se (555MeV) + 238U (down).

7

FIG. 4: The mylar cathode for one section of the MWPPAC.

The charge coming out from the MCP is shared between the two delay lines thanks to a

suitable DC-voltage adjustment. Each delay line consists of two windings with 1 mm pitch

and only one collects the charge. The two windings are connected on one side to low-noise

differential amplifiers, while on the other end they are grounded. Position information

is obtained from the difference in arrival time of the signal at one end of the delay line

with respect to a fast time signal. The fast signal is taken from a capacitor connected

to the output face of MCP and sent to a timing amplifier. The output is used both as

reference signal for the X, Y position and for the time of flight MCP vs. MWPPAC. This

readout system is placed at about 3mm from the output face of the MCP and is fixed to

the circuit board where high-voltage divider and amplifiers are mounted. All electronic

circuitry is installed in vacuum.

The in-beam test was performed using the 56Fe+ 197Au reaction much below the

Coulomb barrier (186 MeV of 56Fe). The spectrometer was set at θlab=70o and the Fe-

like ions were analyzed by PRISMA. The intrinsic time resolution of the MCP detector

was estimated to be 250-300 ps. The efficiency for the heavy ions was near to 100%. A

mask has been placed on the carbon foil of the detector and the image that we have got

8

is shown in Fig. 5 where the PRISMA word appears due to suitable cuts on the mask .

The mask holes have 1 or 3 mm diameter and are 5 mm apart from each other.

FIG. 5: The image of the mask obtained during the in-beam test . The mask was placed on the

carbon foil of the detector. The counts are shown in a log scale. The holes have 3 mm and 1

mm diameter and a distance of 5 mm.

C. Detector developments

For low-energy and/or very heavy ions the thickness of the two windows (about

420µg/cm2 in total) of the present MWPPAC introduces very large angular and energy

straggling, thus lowering the resolving power of the spectrometer. To overcome this limita-

tion we are planning to replace, when required by the experiment, the MWPPAC detector

with secondary electron detectors (Se-D) similar to those developed for the VAMOS spec-

trometer. A collaboration with the Daresbury and Saclay groups (which first introduced

the concept of Se-D detectors) is also starting for the design and the construction of Se-D

detectors for the PRISMA spectrometer.

These devices are able to provide timing and position resolutions of the order of 150

ps and 1-2 mm (FWHM), respectively. As secondary electron detectors, standard Low

Pressure Multi-Wire Proportional Counters or the new multi-Leak Microstructure position

9

sensitive two-dimensional proportional counters (LM) developed at LNL [2, 3] could be

used. A single LM is composed of a thin conductive wire-point or a needle, acting as

anode, well centered in a 400 µm diameter hole on a common G10 board for printed

circuits, acting as cathode. The position information can be obtained by using a delay-

line readout. The first tests of this kind of detector have been performed by using C4H10

as filling gas at atmospheric pressure providing good detector stability and gas gains of

the order of 1.2×106. To characterize the detector at low pressure (of the order of 5-7

hPa) a new prototype has been designed and constructed at LNL. It consists of four pads

(see Fig. 6, left) each one composed of needles with different spacings (1, 1.5, 2, 3 mm)

to evaluate the position resolution.

FIG. 6: Prototype of the new LM detector (left); homemade Fast Amplifier (right).

A home-made Fast Amplifier (shown in Fig. 6, right) has been developed to perform

the preliminary tests at low pressures with α-particles from a 241Am source.

D. Using PRISMA as a gas-filled separator

The bulk of simulations for the use of Prisma in gas-filled mode (gfm) has been com-

pleted. Such use will require some important modifications, dictated by the presence of

10

gas, and by the fact that the spectrometer will be operated at 0o, as a separator of fusion

recoils from the beam particles. Those modifications will allow to switch between the nor-

mal operation of Prisma in vacuum and the gfm within a short time. At present, complex

solutions like differential pumping are not foreseen, but a simple window will separate

the gas from the beam line vacuum. The window has to withstand the full beam current

while at the same time retaining its mechanical properties. Havar(R) and/or nickel foils,

of the order of 1mg/cm2 will be used.

Such a window may be thick enough to stop the ERs or it may introduce unacceptable

straggling, so it has to be placed before the target and the (small) target chamber will be

in gas. The straggling induced on the lighter and more energetic beam particles, on the

other hand, can be tolerated.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

0.1 1 10 100P (Torr)

2 σσ (

cm

)

FIG. 7: Simulated spatial resolution of PRISMA as a gas-filled separator, showing the multiple

scattering contribution (blue), the charge exchange contribution (pink) and the sum of the both

(red). See text for details.

The MCP start detector obvioulsy cannot be used in this configuration, and it would

be useless anyway because of the straggling and charge exchange collisions taking place in

11

the magnetic field region. Timing information may still be valuable for the discrimination

of the ERs from degraded beam particles, but can be obtained by using a pulsed beam.

The long drift length at the exit of the magnetic dipole is unacceptable in gfm operation

because it introduces a large amount of particle scattering which cannot be compensated

by optical elements. It also limits the range of usable pressures inside the magnets, and

may thus prevent a proper optimization of the gas pressure for resolution purposes.

Therefore, the focal plane detector will be positioned close to the exit flange of the

magnetic dipole chamber, which is 60cm downstream of the exit effective field boundary

(EFB).

FIG. 8: Magnetic rigidities of various ions in gas vs. energy.

The detector will be made up of 6 single-sided, position sensitive Si detectors, 5x5

cm2 in size, divided into sixteen 3mm wide horizontal resistive strips. The detectors have

been purchased and completely characterized from the point of view of the I-V and C-V

curves. The overall size of the detector array is dictated by the spatial resolution that

was obtained in our simulations. The information we can obtain from these detectors are

12

the positions X and Y, and the energy. The electronics is represented schematically in

Fig. 9 will be used. It consists of up to 100 analogue lines (Preamp. + Amp. + ADC) for

energies and position X, 96 digital lines (Discr. + Bit Pattern + ADC) for the position

Y and 40 digital lines (CFD + OR) for the recoils’ trigger.

For the laboratory tests with α particles a small data acquisition system (at least

20 parameters) is necessary. Therefore the hardware needed for the use of the KMax

software has been purchased, and a development was done for the software necessary for

commercial front-ends (Silena, Lecroy, Phillips). The system is working and was also used

to test the new MCP detector.

FIG. 9: Scheme of the electronics for the array of Si detectors.

The group of Naples has developed in recent years a type of low-noise hybrid charge

13

preamplifiers with SMD technology, and with a sensitivity of 4mV/MeV (Si). Some mod-

ules are available, but it will be necessary to produce many more to cover all detector

channels. In addition, Naples has designed and constructed 16-channels amplifiers (NIM

standard), which give both a linear output for energy and/or position, and a timing output

for building trigger or position information. The first prototypes have been successfully

tested at LNL recently, showing very good performance. A version of the amplifier includ-

ing a CFD, an OR and a multiplicity output is under development. All modules necessary

for the Si-array detector will be ready within half of 2005.

The main contributions to the fwhm of a separator in gfm are multiple scattering

and charge exchange cross sections. While the former increases rapidly with incresing

pressure, the latter reduces as pressure is increased, due to charge-exchange statistics:

the smaller the mean free path of the particle between charge-exchange collisions, the

closer the particle trajectories will be to the middle one. This concept is illustrated in

Fig. 7. The case presented is 180Hg at 1MeV/u drifting in Helium, for an ideal case

(monoenergetic, narrow beam starting at 20cm from the EFB of the quadrupole).

A problem with Prisma in gfm stems from the large rigidity of slow, heavy ions in gas.

The maximum magnetic rigidity of Prisma, 1.2 Tm, is due to the maximum field of 1T

and the bending radius of 1.2 m. This value was chosen at the designing stage in order to

match the maximum rigidity expected from the Tandem-Alpi beams, assuming an average

charge state due to passage of the ions in solid matter. Yet, the equilibrium charge state

of a massive and slow ion can be much lower in a gas. The situation is summarized in

Fig. 8, plotting the magnetic rigidity of a few ions in gas as a function of the energy.

All curves are U-shaped increasing both at low and high energy. A maximum rigidity of

1.2Tm is too small for heavy ions, and corresponds to a maximum ER mass of about 150.

Heavier masses, up to A=180 can be accepted in principle, provided their energy falls into

a narrowing energy interval. Other gfm separators can accept higher rigidities thanks to

a larger bending radius but also to a higher magnetic field (possible for a smaller dipole

gap). They are dedicated gfm separators, unlike Prisma.

But Prisma can exploit its large acceptance by choosing a non-central trajectory with

an increased radius of curvature. We settled on a maximum rigidity of 1.6 Tm correspond-

14

FIG. 10: Magnetic rigidities of projectile (dashed lines) and ERs (full lines) in gas for different

projectiles.

ing to a trajectory that reaches the exit flange of the magnetic dipole about 30cm off the

optical axis. Since the flange is 100cm wide, that leaves room for the detecor set-up. That

is sufficient in practice for all but the heaviest and slowest ions. A different aspect of the

problem is summarized in Fig. 10. In this case, the magnetic rigidities of projectile and

ERs (in gas) are plotted versus the target atomic number. In every case, the beam energy

is chosen to be exactly at the Bass barrier and, for the sake of this presentation, no energy

loss is considered. There are two important conclusions to be made. 1) The ERs can be

analyzed by Prisma in gfm for virtually all targets provided the projectile mass is heavier

than about A=60. For lighter projectiles (not reported in the plot), limitations apply to

the mass of the ERs. 2) Good separation of the ERs from the beam is only possible if the

reaction is sufficiently asymmetric.

At present, the detectors and part of the needed electronics have been purchased. The

detector array will be set-up in the next months. A fast valve, and a fast Faraday cup

are being considered in order to control: 1) the danger of window breaking during gfm

15

measurement, and 2) the possibility of a beam sweep through the detector in case of

magnet malfunctioning. That is due to the fact that the rigidity of ERs is always larger,

in practice, than that of the beam, as is also apparent in Fig. 10. We are confident that

we will be able to perform the test with beam within the end of 2004, as written in one

of the milestones. In this test, scattered beam and target recoil particles will be analyzed

with Prisma at different pressures, using nitrogen and helium gases. The test will produce

significant results on the performance of the gas separator, that can be extrapolated to

the fusion case without the complication of measuring at 0o. Real measurements can be

expected in 2005, after additional tests are performed. Indeed, additional tests with a

fusion reaction at 0o. will be necessary not only to check the set-up in working conditions,

but also to test the quality of beam rejection. That all important parameter cannot be

obtained reliably from simulations alone.

Positive indications from the tests will allow us to perform interesting measurements of

small fusion-evaporation cross sections (in heavy systems), and various tagging techniques

for nuclear structure studies will be possible.

16

III. STATUS OF THE CLARA CLOVER ARRAY COUPLED TO PRISMA

A. Introduction

CLARA is an array of Euroball Clover germanium detectors [4, 5] designed to work

at the target position of the magnetic spectrometer PRISMA [6, 8]. A description of the

CLARA design and of the MonteCarlo simulation of the array performances can be found

in Refs. [9–11].

The combined set-up aims at studying nuclear structure using binary reactions, in

particular of moderately neutron-rich nuclei, populated in reactions such as multinucleon

transfer and deep inelastic collisions. During the second half of 2003 the array has been

completed and commissioned using the Tandem beams. The experimental activity has

been started in the first half of 2004. A view of the final set-up can be seen in Figs. 11,12.

B. Installation

The configuration of the array, the design of the frame and the definition of most

setup components, were completed during 2002. The end of 2002 and the year 2003 were

devoted to the construction, installation and commissioning. The frame and collimator,

designed by the Physics Department of the University of Manchester, with the support of

the Daresbury Laboratory, was built (except few parts), in the first semester of 2003, by

the LNL workshop and collaborating companies, and they were installed between June

and October.

Cabling of the system and mounting anti-Compton shields, VXI electronics and power

supplies were performed with the collaboration of INFN-Sezione di Padova, Firenze and

Perugia, together with the LNL collaborators. The installation of the necessary infras-

tructures was done by the LNL users and technical support groups.

The Auto-Fill control hardware and software, based on PLC industrial technology and

built by the engineers of the IReS (Strasbourg) nuclear physics group, was ready at the

beginning of October, and was tested and commissioned during the last months of 2003.

The cryogenic distribution lines were designed and installed by the LNL Ge detector

17

FIG. 11: View of the CLARA-PRISMA setup.

laboratory personnel with the support from INFN-Padova. The present reaction chamber

was designed and built by the LNL drawing office and workshop, before the end of October

2003. This chamber can be used in a broad angular range since it is a combination of

multi-entrance (every 16o) plus a compact small range ”sliding seal” (±8o) (see Fig. 13).

A second reaction chamber, designed to be more flexible than the present one is being

built by CINEL Srl and will be ready for the first semester 2005. The Prisma beam

line was renewed with a support structure, designed and constructed at LNL, capable of

keeping the alignment when the sliding seal chamber rotates under vacuum.

18

FIG. 12: View of the CLARA array placed at the target position of the magnetic spectrometer

PRISMA. 19

FIG. 13: The target area at the Prisma-Clara set-up.

C. Commissioning of the array

Following the installation, in November 2003 we started the commissioning phase of

CLARA, first in standalone with radioactive sources and later with in-beam coincidences

with some elements of the PRISMA spectrometer. The main purposes of the commis-

sioning were to check, in experimental conditions, the operation of CLARA and to define

the global trigger of the system. The commissioning experiments were, since the be-

ginning, very successful. In figure 14 we show the very first in-beam γ-spectra taken in

coincidence between CLARA and PRISMA, i.e. the Coulomb excitation of 54Cr on a 300

µg/cm2 208Pb target.

20

FIG. 14: TAC spectrum (up) between CLARA and the PRISMA start detector and the CLARA

γ-spectra (down) in coincidence with PRISMA, without and with Doppler correction.

D. Data acquisition

(M. Bellato2, L.Berti1, M. Biasotto1, M. Gulmini1, A. Latina1, G. Maron1, V. Pucknell3,

N. Toniolo1, L. Zangrando1)

1 INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 2 Dipartimento di Fisica and INFN, Padova, 3

CCLRC, Daresbury Laboratory, UK

The Data Acquisition System for the combined Prisma-Clara set-up has to collect

the data generated at high event rates. The corresponding raw data rate depends on

the particular experiment and rates up to 4 MB/sec with 200 electronic channels have

to be handled by the system. To combine the two sub-systems and to accomplish the

requirements, a DAQ design was developed on the base of event synchronization with a

time stamp technique [13].

The acquisition system has been developed in collaboration between the LNL and

Daresbury data acquisition groups using as a base the Euroball distributed system [12, 13].

The VXI electronics setup and control, and most of the starting procedures for the front

end electronics are done through the MIDAS [14] software. The user graphic interface

(OCP) for the distributed acquisition system has been programmed at LNL and allows

an easy interaction of the users with the system.

The data merging procedure is based on the synchronization VME card TITRIS de-

21

veloped at GSI Darmstadt. The necessary software has been programmed by the LNL

data acquisition group, and is fully compatible with the present LNL Linux version of the

NEO++ software. Since our setup does not include VXI Euroball trigger cards, it has

been necessary to design and build a trigger interface for the VXI electronics. The mod-

ule, developed at INFN-Padova, includes all inputs and outputs of the trigger, validation

and inhibit signals. Work on the HV power supply control system is still in progress at

LNL. The shutdown hardware is already working for protection, in connection with the

cryogenic control system.

The Prisma-Clara Data Acquisition System structure is shown in Fig. 15. The main

components are the Readout Unit (RU), the Builder Unit (BU) and the Filter Unit (FU).

The purpose of the Readout Unit is to read events from the front-end electronic, buffer

them locally and serve them to the Builder Unit.

FIG. 15: The Prisma-Clara Data Acquisition System.

The data flow coming from the two RUs are sent to the Builder-Unit via the switched

network using a PUSH technique (data are sent asynchronously to the Builder processor).

22

The Builder-Unit plays two crucial tasks in the Data Acquisition System: it provides the

merge function and acts as events distributor for the processors of the analysis farm (Filter

Units). All event fragments from the input streams are checked (valid time stamp, basic

consistency checks, etc.), merged according to their time stamp value into physics events

thus reformatted into a single output stream. Each Filter-Unit of the back end system

can establish on the fly a connection to the Builder receiving complete events, compute

them according to the user needs, produce histograms and store the filtered events on

tapes or disks. At the present the DAQ is running with Prisma-RU implemented under

the real time operating system vxWorks, while the Clara-RU is running under LynxOS.

Builder Unit, Filter Units and computing services (Histogram Server, Tape/Disk Server)

are based on the Linux operating system and run on commodity dual processors PCs

connected to the network through a Gbit Ethernet link.

The full data acquisition system was successfully tested during the commissioning of

the apparatus and has been used in the recent experiments of Spring 2004.

E. Summary of experimental activity

Since the beginning of the experimental activity on March 2004, we have installed in

CLARA 22 Clover detectors over a total 25 detectors. The efficiency of Clara with 22

detectors is close to 2.6% and the measured Peak-to-Total ratio is ≈44%. Many days of

beam time were approved in the PAC meeting of February 2004 for experiment proposals

using the Prisma-Clara set-up. Until June 2004, four experiments have been successfully

performed. The data analysis of these experiments is underway and for some cases we

have preliminary results. One more experiment is scheduled for July 2004; three further

approved experiments could not be performed in recent months due to accelerator failures,

and will be recovered during the semester September 2004 - March 2005.

The first experiment we performed was proposed by F. Azaiez (IN2P3-Orsay) and

X.Liang (University of Manchester), was to study the evolution of the shell closure at

N=20 from 35P to 32Mg, by populating excited states in nuclei of this region by using the

multinucleon transfer reaction 36S + 208Pb at ≈10% above the Coulomb barrier.

23

The second experiment, by S.M.Lenzi (INFN-Padova) and S.Freeman (University of

Manchester), aims at studying the nuclear structure in the deformed neutron-rich nuclei

with A≈60 region 61Mn,60Cr, etc... The multinucleon transfer reaction used was 64Ni (400

MeV) + 238U.

The goal of the thirth experiment proposed by G. de Angelis (INFN-LNL) and

G.Duchene (IReS-Strasbourg) was to study neutron-rich N=50 and N=51 nuclei. Multin-

ucleon transfer reactions in the system 82Se (555MeV) + 238U were used, with a Se beam

intensity above 6 pnA. The analysis of this experiment is in a rather advanced status and

in Fig. 16 all spectra obtained for the n-rich As isotopes populated in the reaction, can

be seen.

The last experiment performed before June 2004 was proposed by L.Corradi (INFN-

LNL) and is devoted to the study of paring vibrational states around 90Zr. The reaction

used was 90Zr + 208Pb at ≈10% above the Coulomb barrier. This experiment is described

in more detail elsewhere in this report.

F. Evaluation of the results and perspectives

After the preliminary results of some of the cited experiments we have the following

conclusions:

- The CLARA-PRISMA setup, used with multi-nucleon transfer reactions or deep

inelastic collisions, is a powerful tool to get a complete spectroscopic view of a

region of the chart of nuclides, especially of moderately neutron-rich areas.

- Due to the low production cross sections for n-rich nuclei very far from stability, the

γ − γ-product coincidences for such nuclei are rare in the data sets and therefore,

once the characteristic γ-transitions have been identified and assigned to a particular

nuclide, it would be of great importance to have Doppler-corrected pure γ − γ

coincidences with larger efficiency, so to be able to build reliable level schemes.

Consequently, in order to avoid the necessity of performing two experiments in se-

quence, one with the CLARA-PRISMA setup and another one with a (different) setup

24

FIG. 16: Preliminary results on neutron rich As isotopes, populated in the 82Se (515MeV) +

238U multinucleon transfer reaction. The Z and mass have been identified with PRISMA and

the γ-transitions measured with CLARA. The structure of many of this nuclei is only known

from β−decay data.

for γ−γ coincidences with larger efficiency, the GAMMA collaboration applies for financial

support in 2005 to build a position sensitive array of micro-channel plate detectors based

on the CORSET (Dubna) technology. Such array will be installed inside the CLARA-

PRISMA reaction chamber and is described in detail in the funding proposals of the

experiment GAMMA for next year. We believe that the MCP detector array may be very

interesting also for the use in experiments on heavy-ion reaction dynamics. A typical use

would be to perform a kinematic coincidence between one fragment detected by the MCP

25

array and the other analyzed by Prisma, in binary reactions near the Coulomb barrier.

Therefore the Prisma collaboration strongly supports the funding of this project proposed

by the GAMMA experiment.

IV. OFF-LINE DATA ANALYSIS

In order to manage the PRISMA Data Analysis, a software package has been created.

This package includes tools for detectors calibration, data sorting and data analysis.

A. prismaCalibration

PRISMA provides several measurements to identify the products of a reaction: the ion

entrance angular position, the position after the magnets, the time of flight and the ∆E/E

energy loss to energy ratio from the ionisation chambers. During the on-line acquisition,

the data are stored, on tape and/or on disk, in a raw shape (i.e. as they come from the

data acquisition system). Thus, before starting the physical data analysis, the raw data

must be calibrated, made linear and merged in order to obtain the physical information

related to any event. To perform these operations, as quickly and easily as possible, a

graphical program has been created (see Fig. 17).

FIG. 17: ”prismaCalibration” easily calibrates the raw signals. Here one is calibrating the

position of focal plane detectors.

26

B. prismaAnalysis

The analysis of a data file is a complex process, made by several steps that must

be executed in a precise order. Taking inspiration from the behaviour of the common

softwares installation programs (usually known as wizards), which take care of collecting

all the necessary information about a system before to install a package on it, a wizard for

the PRISMA analysis has been created. This program leads the user through the analysis

process asking for his cooperation only when automatic decisions cannot be taken.

FIG. 18: Setting up the reaction parameters.

In the following figures, the main steps are shown. Fig. 18 shows the first panel

proposed to the user by the wizard. In this window the user must provide the main

parameters of the reaction, such as the angle of PRISMA, the magnetic field intensity,

the energy of the beam, the thickness of the target and the identity of the reacting

particles. This information instructs the wizard about the key quantities important for

the reaction, and will be used during the next steps of the analysis.

After this step, the wizard asks the user to partition the entrance solid angle by putting

slices in the entrance θ angle. Using this information, the wizard creates a stack of X-

TOF matrices, one for each slice defined by the user. Any X-TOF matrix, as it is known,

represents a mass/charge (A/q) spectrum. For all the matrices, the user is now required

27

FIG. 19: X-TOF matrix for a particular selection in the entrance angle.

to highlight the main A/q lines, in order to instruct the wizard about how to linearize

them (see Fig. 19). The wizard is now able to compute the A/q ratio for any entrance

angle, focal plane position and time of flight, event by event, interpolating between the

different slices.

FIG. 20: Defining the Z-lines.

The Z identification is the next step. A window showing the ten ∆E/E matrices for all

the sections of the ionization chambers is presented. The user is now required to highlight

al least two Z-lines (one of them could be for example the line of beam-like particles) for

28

each one of them. The highlighting is made defining a polygonal line with the mouse (see

Fig. 20). For each section it is also possible to exclude the regions where the Z-lines are

overlapping, or where the Z identification could be difficult or ambiguous. According to

the indications of the user, the wizard linearizes the Z lines, and creates the Z coordinate.

In Fig. 21(up) the resulting A/q vs. Z matrix is shown, for one of the recent experiments.

FIG. 21: Two-dimensional spectra A/q vs. Z for 64Ni + 238U (up), and x vs. energy for 82Se +

238U (down).

The ambiguity in the ion charge state q is solved at best by using the independent

information coming from the energy E of the ionization chambers. As a matter of fact,

in a representation E vs. x (the position along the focal plane), for each selected Z, the

29

various charge states are clearly separated, as shown in the example of Fig. 21 (down).

Then for each identified q, distributions of Z, A and energy (from x) can be constructed,

and subsequently summed up over q, if needed. It is obvious that from x or TOF one

can derive the Q-value of the (supposed binary) reaction. Further developments are in

progress on all this data analysis sofware.

V. RECENT EXPERIMENTS AND PROPOSALS FOR THE NEAR FUTURE

A. Production of neutron-rich nuclei by different reactions

The experiments performed with the Prisma-Clara combined set-up (see above) are

being analyzed also in view of the interesting information they can offer for the production

of neutron-rich nuclei in the A=60=80 mass region, and for the dynamics of multi-nucleon

transfer reactions near the Coulomb barrier. In particular, the analysis of the two systems

64Ni (400 MeV) + 238U and 82Se (555MeV) + 238U, where very nice Tandem-ALPI beams

have been used, in in progress. We show in Fig. 22 two examples of mass distributions of

germanium and zinc isotopes, for one selected ion charge state, obtained in the experiment

with the 82Se beam. The quality of the mass spectra is very good, with a resolution

∆A/A'1/250 fwhm.

No coincident γ-ray is required in these cases. We see clearly Ge isotopes as heavy

as 86Ge (and possibly 87Ge, only a few events), i.e. ten-eleven neutrons more than the

heaviest stable germanium isotope 76Ge. Please notice that this preliminary picture (and

the following one for zinc) shows only ≈1/30 of the total statistics accumulated in the

4-days experiment.

The mass distribution for zinc shows (the scale is linear in this case) the population

of 78Zn, and possibly 79Zn which are 8-9 mass units heavier than the stable 70Zn. Here,

multiple neutron evaporation following the 4-proton stripping reaction brings to final

detected ions more near to the stability line than in the case of germanium (produced by

only 2-proton stripping from the 82Se beam).

30

FIG. 22: Mass distributions for Ge and Zn isotopes obtained from the multinucleon transfer

reaction 82Se + 238U. These results should be considered as preliminary.

31

B. Pair transfer effects in 90Zr+208Pb

In April 2004 a 90Zr beam at Elab=560 MeV was accelerated by the Tandem-ALPI

complex to study multinucleon transfer reactions in 90Zr+208Pb with the PRISMA spec-

trometer [18]. The differential cross section and total kinetic energy loss distributions

have been measured at θlab = 540, close to the grazing angle. The spectrum in Fig. 23

shows one of the obtained spectra. One observes events corresponding to the pick-up as

well as to the stripping of neutrons. In the ∆E-E spectra nuclear charges have been nicely

identified up to the stripping of 6-8 protons.

FIG. 23: (left) Time-of-flight (ToF) vs. position (X) along the Prisma focal plane for Zr-like

events detected in the 90Zr+208Pb reaction at Elab=560 MeV and at θlab=540. The different

bands correspond to the different A/q (nuclear mass over atomic charge state) of ions produced

in the reaction. A is roughly proportional to the product of ToF and X for each q. (right)

Linearized mass spectrum obtained with a gate on the most probable q and on the nuclear

charge Z=40. The figures correspond to about 1% of the whole statistics.

The data analysis is in progress, and comparing the results with the predictions of

coupled-channel calculations will provide important inputs to understand the different

behaviour of neutron pick-up and proton stripping channels observed in other systems [19].

One of the main aims of the experiment was also to look at the population of Zr isotopes

in specific Q-value ranges close to the expected region where pair vibrational modes may

32

be excited [20]. More in general, the Zr isotopes span a range from spherical to highly

deformed shapes and it would be therefore interesting to investigate into detail the change

of the population strength and decay pattern properties of specific levels populated via

multinucleon transfer. Interesting studies can be performed in the same reaction also for

Sr-like nuclei produced via two-proton stripping channels.

C. Large-angle scattering of 48Ca + 238U from below to slightly above the

Coulomb barrier

This planned experiment deals with the measurement of the excitation function for

elastic and quasi-elastic scattering at a fixed backward angle for the system 48Ca + 238U in

an energy range from '10% below to '10% above the Coulomb barrier. This will be done

by detecting the Ca-like ions at θlab ' 125◦ (θcm ≈ 140◦) using the magnetic spectrometer

PRISMA. By properly differentiating the excitation function with respect to the energy,

the barrier distribution for capture will be extracted. The system 48Ca + 238U has been

recently used in Dubna for the production of 286−x112 superheavy nuclei. The capture

barrier distribution is likely to be strongly influenced by the prolate deformed structure

of 238U, and it would be very interesting for investigating the dynamics of capture in such

a heavy system, where the usual methods (fusion-evaporation excitation function and its

second energy derivative) cannot be applied. Important information for the creation of

superheavies may be drawn from this proposed measurement.

D. Decay properties of pairing-vibrational states populated in the 208Pb(40Ca,

42Ca)206Pb reaction

The measurement of the two-neutron pick-up reaction in 40Ca + 208Pb at Elab= 236

MeV will be performed using the Prisma-Clara set-up. Recent results obtained with

Pisolo time-of-flight spectrometer show that the inclusive two-neutron pick-up channel

populates a narrow region of excitation energies corresponding to the predicted location

of the pairing-vibrational states in 42Ca. The decay properties of those states will be

33

measured in detail.

VI. EXPERIMENTS USING THE ELECTROSTATIC BEAM DEFLECTOR

A. The fusion hindrance mechanism

A research program is in progress at LNL with the aim of investigating which are the main

relevant parameters (mass asymmetry, nuclear deformation, shell effects...) playing a role

in the fusion hindrance process and in the onset of quasi-fission reactions. Understanding

such dynamic processes is interesting in itself and in connection with the possibility of

establishing the most favourable reactions for producing superheavy elements.

Previous measurements have been completed and new experiments have been and are

being performed, using the electrostatic deflector MAIALE coupled to the double-arm

TOF spectrometer CORSET for the simultaneous detection of evaporation residues (ER)

and fission fragments (FF). The measurement of ER and FF for the 48Ca + 154Sm reaction,

previously performed up to Eexc ≈75 MeV [21], has been extended to higher energies in

order to draw firm conclusions on the fusion hindrance effect. Similar reduced cross

sections are predicted by statistical model calculations for 16O+186W and 48Ca+154Sm

(leading to the same compound nucleus 202Pb∗) for energies higher than Eexc ≈80 MeV,

while the recent data show evidence of a large fusion hindrance up to ≈95 MeV (see Fig. 24

(left)). At even higher energies, competing effects might play a role and make conclusions

less reliable. Such effects can be ruled out if one compares directly the xn-evaporation

channels.

With this purpose, new measurements have been performed on the systems 34S +

176Yb and 16O + 194Pt and future experiments are planned for 50Ti + 160Gd. These three

systems lead to 210Rn∗ which is an α-emitting nucleus. Evaporation residues have been

identified both by the E-TOF technique (inclusive measurement) and by the energies

of the α-particles emitted, which allow to disentangle the contributions of neutron and

charged particle evaporation channels. The inclusive ER measurements show evidence

that fusion for 34S + 176Yb is hindered by ≈ 30% above the critical energy (Eexc=70

34

FIG. 24: Experimental reduced ER cross sections vs. CN excitation energy for 16O+186W and

48Ca+154Sm (left) and for 16O+194Pt and 34S+176Yb (right).

MeV) compared to 16O + 194Pt (see Fig. 24 (right)). The data analysis based on emitted

α-particles is in progress.

B. The effect of transfer channels and of octupole vibrations in the sub-barrier

fusion of 40Ca+94Zr

A complete study of near-barrier excitation function and barrier distributions has been

performed for the system 40Ca+94Zr system using 40Ca beams of current 2-3 pnA produced

from the XTU Tandem accelerator of LNL. 50 µg/cm2 94Zr oxide targets were placed in

the scattering chamber, and the evaporation residues were separated from the beam-like

particles by the LNL electrostatic beam deflector–E-TOF telescope set-up. Beam energies

were in the the range 126-160 MeV. The ER cross sections were measured in 0.5 MeV

steps with good statistical accuracy so to be able to extract the barrier distributions from

the second derivative of the excitation function.

There is a long standing controversy on the contribution of the transfer and (transfer+

collective excitations) in the enhancement of the fusion cross section at energies below

the barrier. The aim of this experiment is to disentangle the different ingredients (i.e

35

FIG. 25: Reduced fusion excitation functions for 40,48Ca+90,96Zr. The present experimental

data will be compared with the above systematics.

transfer or strength of octupole vibration) in the fusion enhancement process. Recently

from a semi-classical calculation [22] for 40Ca+90,96Zr it was concluded that, the broad

barrier distribution for 40Ca+96Zr system [23] is mainly due to the strength of octupole

vibration in 96Zr, rather than to the positive Q-values for neutron pick-up channels. The

system 40Ca+94Zr has strong positive Q-values for neutron pick-up channels similar to

40Ca+96Zr, but the strength of octupole vibration of 94Zr is much less compared to 96Zr.

The present data will be compared with the existing data for 40,48Ca+90,96Zr (see Fig. 25).

The data analysis is in progress and the results will be compared to the predictions of

coupled-channel calculations performed both by the code CCFULL and by the semi-

classical model Grazing.

36

C. Excitation functions for 208−211Fr produced in the 18O + 197Au fusion reaction

Reactions leading to Fr nuclei represent excellent cases for fusion studies in the pre-

actinide region. There, the correlation of fusion suppression with the entrance- channel

mass-asymmetry and CN fissility seems to be quite visible. At the same time, a detailed

understanding of a transition from usual (non-suppressed) fusion to the suppressed one

occurring at the Businaro-Gallone (BG) point is desirable. Fr muclei are also presently

considered as key ones for electroweak interaction studies, being their atoms the heav-

iest alkalines which can be produced. Fusion-evaporation reactions are very suitable

ones for the production of 208−211Fr, whose characteristics (life- times, branching ratios,

atomic level schemes) make them optimum candidates for precision experiments with

traps. These isotopes can be produced via 197Au(18O, xn)215−xFr reactions in the 100 –

120 MeV energy range. Precise knowledge of absolute cross sections are important to

set experimental parameters for the Fr production, so to get its maximum yield. A mea-

surement has been performed with the 18O + 197Au reaction to derive ER cross sections

for specific Fr isotopes in an energy range from slightly below to about 40% above the

Coulomb barrier. The results are being published [24].

D. The influence of shell effects and target deformation in the quasi-fission

process

The competition between compound nucleus fission and quasi-fission is probably de-

termined by the properties of di-nuclear configuration at contact, where entrance-channel

effects are expected to play the major role in the reaction dynamics [25]. In recent years

great efforts were concentrated on the investigation of influence of entrance channel prop-

erties on heavy-ion reaction dynamics. The experiments show that the complete-fusion

cross section of two very massive nuclei is strongly reduced at incident energies around

the expected fusion barrier, due to the quasi-fission effect. This is clearly manifested

in the comparison of evaporation residue cross sections for reaction leading to the same

compound nucleus, but having a different mass-asymmetry in the entrance channel [26].

37

Quasi-fission was observed in fairly asymmetric combinations with the 19F and 30Si pro-

jectiles leading to the 216Ra* compound nucleus [27]. Similarly, fusion suppression and the

presence of quasi-fission were observed in the systems 48Ca + 168,170Er → 216,220Ra* [28].

FIG. 26: Two-dimensional TKE-Mass matrix, mass yield, average TKE and TKE variance

σ2TKE as a function of fragment mass for the 48Ca + 144,154Sm reactions at the excitation energy

E*≈49MeV.

It was found that target deformation may play an important role in the quasi-fission

process [29]. In order to study the influence of the entrance channel and of deformations

of the colliding nuclei on the competition between the fusion-fission and quasi-fission

processes the reactions 40Ca + 154Sm and 48Ca + 144,154Sm were chosen.

Mass-energy distributions of fission fragments (FF), fission and evaporation residues

cross sections have been measured in the 40Ca + 154Sm and 48Ca + 144,154Sm reactions

from well below to well above the Coulomb barrier, using the 40Ca and 48Ca beams of

XTU-Tandem accelerator of LNL. Fission fragments were detected by the two-arm time-

of-flight spectrometer CORSET [30] installed inside the scattering chamber.

Fig. 26 shows an example of the results. Fusion suppression and the presence of quasi-

fission at energy near and below the Coulomb barrier is observed for the deformed target

154Sm. In the case of the spherical 144Sm target no quasi-fission is found at the same

38

excitation energy and angular momentum as in the reaction with 154Sm. One can conclude

from the results that the target deformation has a dominant role on the evolution of the

composite system, whereas shell effects in exit channel determine the main characteristics

of reaction fragments just as in the case of superheavy di-nuclear systems [31].

39

VII. MILESTONES

Milestones 2003-2004

- July 2003: performing the experiments on elastic scattering of 40Ca+208Pb and on

the multinucleon transfer in a heavy system: → milestone reached

- September 2003: completing tests for the coupled operation of PRISMA with the

Clover array CLARA → milestone reached end of 2003

- December 2003: performing at least one significant experiment with PRISMA and

CLARA for the study of neutron-rich nuclei produced in binary reactions → milestone

reached in March 2004 (see accident to the FPD of Prisma)

- December 2003: to be ready for the set-up modifications necessary for the gas-filled

mode operation → milestone reached 80%

- July 2004: completing the first experimental campaign using the coupled operation of

PRISMA and CLARA, with significant results in the field of nuclear structure of neutron-

rich nuclei, using the XTU Tandem and the ALPI beams and, if available, the first test

beams from the ECR-PIAVE positive ion injector → milestone reached

- July 2004: first test beams from the ECR-PIAVE positive ion injector → milestone

missed, no test beams are available from PIAVE yet

- July 2004: performing a complete study of elastic and inelastic scattering, few- and

multi-nucleon transfer reactions in the system 90Zr + 208Pb → milestone reached 80%

-December 2004: preliminary analysis of the experiments performed before Summer

2004

- December 2004: study of the systems 86Kr or136Xe + 208Pb (or another heavy target),

with the PIAVE-ALPI beams, both from the point of view of reaction dynamics, and for

the investigation of the structure of nuclei produced in the vicinity of the (magic) 78Ni and

132Sn. We propose to shift this milestone to December 2005, since it is already

clear that the beams will not be available from PIAVE in due time

- December 2004: in-beam test of the PRISMA set-up as a gas-filled separator

- December 2004: test of the SPAM prototype (Naples) including the CFD

40

Proposed Milestones 2005

- July 2005: to publish a paper on the experiments on reaction dynamics previously

performed, i.e. 40Ca, 90Zr + 208Pb

- July 2005: to publish a paper on the nuclear structure experiments involving the

coupled operation of Prisma and Clara, performed during 2004

- December 2005: to perform a first experiment using Prisma as a gas-filled separator

- December 2005: study of the systems 86Kr or136Xe + 208Pb (or another heavy target),

with the PIAVE-ALPI beams (see comments above)

41

VIII. PUBLICATIONS JUNE 2004 - JUNE 2005

(only refereed papers on international journals)

”Search for pairing-vibration states of even Ca isotopes in 40Ca+208Pb transfer reactions”

S.Szilner, L.Corradi, F.Haas, G.Pollarolo, S.Beghini, B.Behera, E.Caurier, E.Fioretto,

A.Gadea, A.Latina, G.Montagnoli, F.Nowacki, F.Scarlassara, A.M.Stefanini, M.Trotta,

A.M.Vinodkumar, Y.Wu

Eur.Phys.J.A, in press

”Shell effects in fission and quasi-fission of heavy and superheavy nuclei”

Itkis MG, Aysto MG, Beghini S, Bogachev AA, Corradi K, Dorvaux O, Gadea A,

Giardina G, Hanappe F, Itkis IM, Jandel M, Kliman J, Khlebnikov SV, Kniajeva GN,

Kondratiev NA, Kozulin EM, Krupa L, Latina A, Materna T, Montagnoli G, Oganessian

YT, Pokrovsky IV, Prokhorova EV, Rowley N, Rubchenya VA, Rusanov AY, Sagaidak

RN, Scarlassara F, Stefanini AM, Stuttge L, Szilner S, Trotta M, Trzaska WH, Vakhtin

DN, Vinodkumar AM, Voskressenski VM, Zagrebaev VI

Nucl. Phys. A734, 136 (2004)

”Population of nuclei far from stability via multinucleon transfer: the Ni-58+Pb-208 case”

Corradi L, Vinodkumar AM, Stefanini AM, Fioretto E, Prete G, Szilner S, Trotta M,

Beghini S, Montagnoli G, Scarlassara F, Pollarolo G, Cerutti F

Nucl. Phys. A734, 237 (2004)

”Fusion of Ca-48+Sm-154 near the Coulomb barrier: enhancement vs. suppression”

Trotta M, Stefanini AM, Corradi L, Fioretto E, Gadea A, Szilner S, Beghini S, Mon-

tagnoli G, Scarlassara F, Chizhov AY, Itkis IM, Kniajeva GN, Kozulin EM, Kondratiev

NA, Pokrovsky IV, Sagaidak RN, Voskressensky VM, Courtin S, Dorvaux O, Haas F,

Rowley N

Nucl. Phys. A734, 245 (2004)

”Coupling a CLOVER detector array with the PRISMA magnetic spectrometer - Inves-

tigation of moderately neutron-rich nuclei populated by multinucleon transfer and deep

42

inelastic collisions”

Gadea A, Napoli DR, de Angelis G, Menegazzo R, Stefanini AM, Corradi L, Axiotis

M, Berti L, Fioretto E, Kroell T, Latina A, Marginean N, Maron G, Martinez T, Rosso

D, Rusu C, Toniolo N, Szilner S, Trotta M, Bazzacco D, Beghini S, Bellato M, Brandolini

F, Farnea E, Isocrate R, Lenzi SM, Lunardi S, Montagnoli G, Pavan P, Alvarez CR,

Scarlassara F, Ur C, Blasi N, Bracco A, Camera F, Leoni S, Million B, Pignanelli M,

Pollarolo G, DeRosa A, Inglima C, La Commara M, La Rana G, Pierroutsakou D, Romoli

M, Sandoli M, Bizzeti PG, Bizzeti-Sona AM, Lo Bianco G, Petrache CM, Zucchiatti A,

Cocconi P, Quintana B, Beck C, Curien D, Duchene G, Haas F, Medina P, Papka P,

Durell J, Freeman SJ, Smith A, Varley B, Fayz K, Pucknell V, Simpson J, Gelletly W,

Regan P

Eur. Phys. J. A20, 193 (2004)

”Reaction mechanism studies using the CN/ER spin distribution”

Ackermann D, Antalic S, Axiotis M, Bazzacco D, Beghini S, Berek G, Corradi L, De An-

gelis G, Farnea E, Gadea A, Hessberger FP, Hofmann S, Itkis MG, Kniajeva GN, Kozulin

EM, Latina A, Martinez T, Menegazzo R, Montagnoli G, Munzenberg G, Oganessian YT,

Alvarez CR, Ruan M, Sagaidak RN, Scarlassara F, Stefanini AM, Szilner S, Trotta M,

Ur C

Eur. Phys. J. A20, 151 (2004)

”Influence of fusion barrier distributions on spin populations”

Courtin S, Rowley N, Haas F, Ackermann D, Bazzacco DB, Boston AJ, Cinausero M,

Durell J, Hannachi F, Hoellinger F, Lopez-Martens A, Martinez T, Merdinger JC, Paul

ES, Rossi-Alvarez C, Rousseau M, Scraggs HC, Spolaore P, Stefanini AM, Stezowski O,

Varley B, Viesti G, Vivien JP

Nucl. Phys. A724, 125 (2003)

”Fusion-fission of heavy and superheavy nuclei”

Itkis MG, Beghini S, Bogatchev AA, Corradi L, Dorvaux O, Gadea A, Giardina G,

Goverdovski AA, Hanappe F, Itkis IM, Jandel M, Kliman J, Kniajeva GN, Kondratiev

43

NA, Korzyukov IV, Kozulin EM, Krupa L, Latina L, Materna T, Montagnoli G, Moody

KJ, Oganessian YT, Pokrovsky IV, Ponomarenko VA, Prokhorova EV, Rowley N, Ru-

sanov AY, Scarlassara F, Stefanini AM, Stuttge L, Szilner S, Trotta M, Vinodkumar

AM

Physics of Atomic Nuclei 66, 1118 (2003)

”The effect of the entrance channel on the fission of Ra-216”

Pokrovsky IV, Chizhov AY, Itkis MG, Itkis IM, Kniajeva GN, Kozulin EM, Kondratiev

NA, Sagaidak RN, Voskressensky VM, Corradi L, Stefanini AM, Trotta M, Vinodkumar

AM, Beghini S, Montagnoli G, Scarlassara F, Rusanov AY, Hanappe F, Dorvaux O,

Rowley N, Stuttge L

Physics of Atomic Nuclei 66, 1198 (2003)

”Fusion suppression in mass-asymmetric reactions leading to Ra compound nuclei”

R.N.Sagaidak, Kniajeva GN, Itkis MG, Itkis IM, Kondratiev NA, Kozulin EM,

Pokrovsky IV, Svirikhin AI, Voskressensky VM, Yeremin AV, Corradi L, Gadea A, Latina

A, Stefanini AM, Szilner S, Trotta M, Vinodkumar AM, Beghini S, Montagnoli G, Scar-

lassara F, Hanappe F, Rowley N, Stuttge L

Phys. Rev. C68, 014603 (2003)

”Unexpected entrance-channel effect in the fission of Ra-216”

Chizhov AY, Itkis MG, Itkis IM, Kniajeva GN, Kozulin EM, Kondratiev NA,

Pokrovsky IV, Sagaidak RN, Voskressensky VM, Yeremin AV, Corradi L, Gadea A, Latina

A, Stefanini AM, Szilner S, Trotta M, Vinodkumar AM, Beghini S, Montagnoli G, Scar-

lassara F, Rusanov AY, Hanappe F, Dorvaux O, Rowley N, Stuttge L

Phys. Rev. C67, 011603 (2003)

44

IX. FUND REQUESTS FOR 2004

2005LNL ricambi vuoto e misuratori 10

ricambi elettronica e controlli 20

consumo vario, minuterie 10cassette DLT 8isotopi arricchiti 15

missioni estere 9missioni interne 4 Tot. 76

PD coppia MCP diametro 25 mm 81 pompa crio 900 l/s e accessori 121 ADC + 1 TDC Caen 82 CFD NIM + 1 Bit pattern VME 7ricambi e consumo di parti focal plane 10consumo vario, Havar, minuterie 6missioni estere 7missioni interne 7 Tot. 65

NA interfaccie PC-CAN e licenza Labview 13.5ricambi preamplificatori, consumo vario 101 PC e 1 alim. Oltronix 4missioni estere 4missioni interne 32.5 Tot. 64

TO missioni est. 1.5 missioni int. 3.5 Tot. 5

TOTALE 210 kEuro

FIG. 27: Requested funds for 2005, for the research units participating in the experiment.

A summary of the fund requests for 2005 is shown in the Table here above. There are

no relevant investments, since the experiment has started its phase of data taking and

analysis. Some items have already been commented in this Report, or they are described

in more detail in the specific fund requests submitted by the various INFN Sections.

The overall requests for 2005 are only modestly higher with respect to the financial plan

presented to the Comm. III three years ago. This depends mainly on increased needs of

funds for travels to LNL, since many experiments are being scheduled for the combined

facility Prisma-Clara, and, in addition, there is an increased need of enriched isotopes

45

for both beams and targets. The requests for spare parts of electronics and vacuum

components at LNL are necessarily ”generic”, since the funds will enable to purchase the

electronic modules, small pumps, vacuum meters and valves which will have to be replaced

for failures or repair. The electronics specified in the requests of Padova will be dedicated

to the application of Prisma as a gas-filled separator (see the corresponding Section). The

preamplifiers requested at Naples are copies of those installed on the ionization chamber

(only a few spare units are available now), and partly will be used for the Si detectors in

gas-filled mode operation (see the corresponding Section).

[1] G. Montagnoli et al. LNL - Annual Report 2002, INFN-Report 198/2003, 152

[2] M. Lombardi et al., Nucl. Instr. and Meth. A 409 (1998) 65

[3] M. Lombardi et al., Nucl. Instr. and Meth. A 461 (2001) 91

[4] G. Duchene et al. Nucl. Instr. & Meth. A 432 (1999) 90

[5] A.Gadea et al., in LNL Annual Report 2001 p.182.

[6] A.M.Stefanini et al., Proposta di Esperimento PRISMA, LNL-INFN (Rep) 120/97 (1997)

[8] A.M.Stefanini et al., LNL Annual Report 2000, LNL-INFN (Rep) - 178/2001, p.164

[8] A.M.Stefanini et al., LNL Annual Report 2000, LNL-INFN (Rep) - 178/2001, p.164

[9] A.Gadea et al., LNL Annual Report 2001, LNL-INFN (Rep) - 182/2002, p.182

[10] A.Gadea et al., LNL Annual Report 2002, LNL-INFN (Rep) - 198/2003, p.150

[11] A.Gadea et al., Eur. Phys. Jour. A 20 in press.

[12] G.Barazza et al., LNL Annual Report 1996, LNL-INFN (Rep) - 118/97, p.227

[13] M.Bellato et al., LNL Annual Report 2003, LNL-INFN (Rep) - 202/2004, p.145

[14] V.F.Pucknell et al., http://npg.dl.ac.uk/MIDAS

[15] A.A.Bogachev et al. to be published

A.Y.Chizhov et al., Phys. Rev. C67 (2003) 011603

[16] O. H. Odland et al., Nucl. Instr. and Meth. A378 (1996),149

[17] S. E. Sobotka and M. B. Williams IEEETrans. Nucl. Sci., vol.35, (1988), 348

[18] L.Corradi et al., LNL proposal, PAC Meeting July 2003.

46

[19] L.Corradi et al., Phys. Rev. C66, 024606 (2002).

[20] R.A. Broglia, O. Hansen and C. Riedel, Advances in Nuclear Physics, edited by M. Baranger

and E. Vogt, Plenum, New York, 1973, Vol. 6, p.287

[21] M. Trotta et al., Nucl.Phys. A734, 245 (2004)

[22] G. Pollarolo et al. Phys. Rev. C 62 054611 (2000)

[23] H. Timmers et al. Nucl. Phys. A 633 421 (1998)

[24] L.Corradi et al., submitted to Phys. Rev. C

[25] W. Q. Shen et al., Phys. Rev. C 36 (1987) 115.

[26] R. N. Sagadaik et al., Phys. Rev. C 68 (2003), 014603

[27] A. C. Berriman et al., Nature 413 (2001) 144.

[28] A. Yu. Chizhov et al., Phys. Rev. C 67 (2003) 011603(R).

[29] D. J. Hinde et al., Eur. Phys. J. A 13 (2002) 149.

[30] N. A. Kondratiev et al., in Dynamical Aspects of Nuclear Fission, proceedings of the 4

International Conference, Casta- Papiernicka, 1998 (World Scientific, Singapore, 1999) 431.

[31] M. G. Itkis et al., Physic of Atomic Nuclei, 66 (2003)1154.

47





PREVISIONE DI SPESA


In KEuro

ANNIFINANZIARI

Missioniinterne

Missioniestere

Materialedi

consumo


Spesedi

calcolo



Costruzioneapparati

TOTALECompet.

2005

TOTALI

47,0 21,5 80,5 61,0 210,0

47,0 21,5 80,5 0,0 0,0 0,0 61,0 0,0 210,0



StrutturaLNL





QualificaAffer.

algruppo

% NTECNOLOGI

Cognome e Nome

Qualifica



Tecnol. 123456789

CORRADI Lorenzo DE ANGELIS Giacomo FIORETTO Enrico GADEA RAGA Andrès LATINA Andrea NAPOLI Daniel Ricardo POKROVSKIY Igor STEFANINI Alberto M. ZHANG Xiang−Yang

I RicD.R.I RicRic.

I Ric

D.R.

AsRic

B.P.D.

B.Str.

333333333

804050301002010080100


00

NTECNICI

Cognome e Nome



Assoc.tecnica


96


00

SERVIZI TECNICI Annotazioni:− LATINA Andrea: vincitore concorso per assegno diricerca − POKROVSKIY Igor: titolare di borsa distudio post−doctoral − ZHANG Xiang−Yang:selezionato per borsa di studio INFN−CIAE


1234

Serv. Sist. Contr. Acc. e Appar. Strum. Serv. Tecn. Mec. Mat. Serv. Ufficio Tecnico Servizio Utenti

1.04.01.02.0










2005−07−31 to publish a paper on the experiments on reaction dynamics previously performed, i.e. 40Ca, 90Zr+208

2005−07−31 to publish a paper on the nuclear structure experiments involving thecoupled set−up Prisma−Clara

2005−12−31 study of the systems 86Kr or 136Xe + 208Pb (or another heavy target),with the PIAVE−ALPI beams

2005−12−31 to perform a first experiment using Prisma as a gas−filled separator



Struttura GruppoLNL 3

Coordinatore: Fabiana Gramegna

COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: A) − RICERCATORIComponenti del Gruppo e ricerche alle quali partecipano:

N. Cognome e Nome

Qualifica

Affer.al

gruppo

Ricerche del gruppo in %Percentuale

impegnoin altri gruppi

Dipendenti Incarichi

Ruolo Art. 23 Ricerca Assoc. I II IV V

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

BARLINI Sandro

CINAUSERO Marco

CORRADI Lorenzo

DE ANGELIS Giacomo

FIORETTO Enrico

GADEA RAGA Andrès

GLODARIU Tudor

GRAMEGNA Fabiana

KRAVTCHOUK Vladimir

LATINA Andrea

LHERSONNEAU Gerard

MASTINU Pierfrancesco

NAPOLI Daniel Ricardo

POKROVSKIY Igor

PRETE Gianfranco

QUARANTA Alberto

RICCI Renato Angelo

SPOLAORE Paola

STEFANINI Alberto M.

TONEV Dimitar Vasilev

VALIENTE DOBON J.

VANNUCCI Luigi

ZHANG Xiang−Yang

ZHONG Qi−Ping

Ric.

I Ric

D.R.

I Ric

Ric.

I Ric

Ric.

I Ric

D.R.

I Ric

D.R.

Ric.

D.R.

Ric.

P.O.

Dott.

AsRic

B.P.D.

AsRic

B.P.D.

R.U.

B.P.D.

B.Str.

B.Str.

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

5

3

3

3

3

3

3

3

3

80

50

100

20

30

50

50

40

30

30

30

70

70

20

20

20

30

80

40

50

30

100

20

100

80

100

60

70

80

100

20

100

100

100

20

80

20

20

20

30

50

Ricercatori 2.8 1.4 2.3 0.9 6 6.3 1.2

Note:

INSERIRE I NOMINATIVI IN ORDINE ALFABETICO (N.B.NON VANNO INSERITI I LAUREANDI)

1) PER I DIPENDENTI2) PER GLI INCARICHI DI RICERCA3) PER GLI INCARICHI DI ASSOCIAZIONE

4) INDICARE IL GRUPPO DI AFFERENZA

Indicare il profilo INFNIndicare la Qualifica Universitaria (P.O. P.A. R.U.) o Ente di rappresentanzaIndicare la Qualifica Universitaria o Ente di appartenenza per Dipendenti altri Enti:Bors.) Borsista; B−P−D) Post−Doc; B.Str.) Borsista straniero; Perf.) Perfezionando;Dott.) Dottorando; AsRic) Assegno di ricerca; S.Str) Studioso straniero;DIS) Docente Istituto Superiore

(N.B.NON VANNO INSERITI I LAUREANDI)

Mod G1




COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: B) − TECNOLOGIComponenti del Gruppo e ricerche alle quali partecipano:

N. Cognome e Nome

Qualifica Ricerche del gruppo in %Percentuale

impegnoin altri gruppi


Ruolo Art. 23Assoc.

TecnologicaI II IV V

1

2

3

4

5

6

7

8

ANDRIGHETTO Alberto

BARBUI Marina

BEZZON Giampietro

LANCHAIS Ariane Laura

MARGINEAN Nicolae Marius

MARON Gaetano

MARTINEZ Trinitario

RIZZI Valentina

Tecn.

D.T.

Tecn.

Tecn.

AsRic

AsRic

AsRic

AsRic

30

100

70

40

100

20

100

80

30

50

Note:

1) PER I DIPENDENTI2) PER GLI INCARICHI DI ASSOCIAZIONE

Indicare il profilo INFNIndicare Ente da cui dipendono, Bors. T.) Borsista Tecnologo

Mod G2




COMPOSIZIONE DEI GRUPPI DI RICERCA: C) − TECNICIComponenti del Gruppo e ricerche alle quali partecipano:

N. Cognome e Nome

Qualifica Ricerche del gruppo in %Percentuale

impegno in altrigruppi



Assoc.Tecnica

I II IV V

Servizi (mesi−uomo)

1

2

3

4

5

Serv. Sist. Contr. Acc. e Appar. Strum.

Serv. Tecn. Mec. Mat.

Servizio Utenti

Serv. Ufficio Tecnico

Serv. Gestione Impianti e Sicurezze

2.0

2.0

2.0

1.0

4.0

2.0

1.0

1.0

0.5

0.5

1.5 5.0

15.0

1.0

4.0

1.0

13.0

2.0

Note:

1) PER I DIPENDENTI2) PER GLI INCARICHI DI COLLABORAZIONE TECNICA3) PER GLI INCARICHI DI ASSOCIAZIONE TECNICA

Indicare il profilo INFNIndicare Ente da cui dipendonoIndicare Ente da cui dipendono

Mod G3



PREVISIONE DELLE SPESE DI DOTAZIONE E GENERALI DI GRUPPO

Dettaglio della previsione delle spese del Gruppo che non afferisconoai singoli esperimenti e per l'ampliamento della Dotazione di base del Gruppo

In KEuroVOCI

DISPESA

DESCRIZIONE DELLA SPESA

IMPORTI

Parziali TotaleCompet.

mobilità membri di gruppo 11,0

11,0

Partecipazione a conferenze e meeting internazionali 22,0

22,0

MaterialeConsumo

Materiali − prelievi magazzino− spese telefonate e fotocopie− riparazioni minuteriemeccaniche, elettronica e mat. da vuoto

materiali magazzino supporto utenza , isotopi per utenza

14,0

25,039,0

Seminari seminari 6,0 6,0

Spesetrasporto

trasporti e facchinaggio 4,0

4,0

PubblicazioniScientifiche

pubblicazioni scientifiche 4,0 4,0

Spesecalcolo


Affitti emanutenz.

apparecchiat.

manutenzione calcolo cassette 10 DLT + 2DLT Library 4,0

4,0

MaterialeInventariabile

Acquisto attrezzature di gruppo

attrezzature di supporto all'utenza

60,0

25,0 85,0

CostruzioneApparati

Totale 175,0(1) Indicare tutte le macchine in manutenzione

Mod G4 (a cura del responsabile locale)



PREVISIONE DELLE SPESE PER LE RICERCHE

RIEPILOGO DELLE SPESE PREVISTE PER LE RICERCHE DEL GRUPPOIn KEuro

SIGLAESPERIMENTO

SPESA PROPOSTA

Miss.interno

Miss.estero

Materiale dicons.

SeminariTrasp.

e Facch.Pubblicazioni

Spese dicalcolo

Affittie Manut.Appar.

Mater.inventar.

Costr.apparati

TOTCompet.

ALICE_PIX GAMMA N−TOF N2P NUCL−EX PRISMA2

8,012,5

7,09,0

11,04,0

30,079,026,530,011,8

9,0

6,5149,5

5,017,028,033,0

2,5

38,066,5

8,011,0

5,530,0

10,030,0

82,5307,5

46,579,586,376,0

Totali A) 51,5 186,3 239,0 2,5 159,0 40,0 678,3

FIESTA 5,0 7,0 52,0 107,0 171,0

Totali B) 5,0 7,0 52,0 107,0 171,0

C) Dotazioni diGruppo

11,0 22,0 39,0 6,0 4,0 4,0 4,0 85,0 175,0

Totali (A+B+C) 67,5 215,3 330,0 6,0 6,5 4,0 4,0 351,0 40,0 1024,3

Mod G5

istituto nazionale di fisica nucleare preventivo per l ... · intende inoltre portare avanti le...

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