Cross section measurements of a 200 MeV/u 12C beam on C target with the FOOT detector

L’interazione di particelle cariche con la materia è un tema centrale nella fisica nucleare applicata. Nel range energetico 200–800 MeV/u, la limitata comprensione dei processi di frammentazione nucleare rappresenta un vincolo per applicazioni quali Adroterapia e Radioprotezione Spaziale, dove una modellizzazione accurata della produzione di frammenti è fondamentale. In Adroterapia, il rilascio localizzato di energia da parte di ioni pesanti consente l’irradiazione precisa di tumori profondi, riducendo il danno ai tessuti sani. Tuttavia, la frammentazione del proiettile e del bersaglio genera secondari che alterano la distribuzione di dose, aumentando la dose d’ingresso e producendo una coda oltre il picco di Bragg. Misure delle sezioni d’urto sono necessarie per migliorare i modelli fisici e l’affidabilità dei sistemi di pianificazione del trattamento. La Radioprotezione Spaziale è cruciale per missioni umane di lunga durata oltre l’orbita terrestre, durante le quali gli astronauti sono esposti a ioni pesanti provenienti dai raggi cosmici galattici e da eventi solari. Dati sperimentali di frammentazione sono essenziali per la valutazione del rischio radiobiologico e per l’ottimizzazione delle schermature dei veicoli spaziali. L’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) è stato concepito per colmare le lacune sperimentali mediante la misura di sezioni d’urto doppiamente differenziali in angolo ed energia cinetica per ioni leggeri (Z ≤ 8) nel range 200–800 MeV/u. FOOT combina un apparato elettronico, ottimizzato per frammenti con 3 ≤ Z ≤ 8 entro 10°, e uno spettrometro a emulsioni per frammenti leggeri (Z ≤ 3) fino a 45°. Questa tesi presenta i risultati della campagna CNAO 2024 con un fascio di $^{12}$C a 200 MeV/u su carbonio. Sono riportate la caratterizzazione del rivelatore MIMOSA-28, la validazione del framework di ricostruzione e misure di sezioni d’urto totali, differenziali e isotopiche. Un’attività nel progetto SIRMIO riguarda la calibrazione dei rivelatori Timepix3 per proton CT, finalizzata alla riduzione delle incertezze di range.