Linea 3 Struttura e Dinamica Nucleare Motivazioni scientifiche e caso fisico Tipologia di sperimentazione Numeri globali Carta di identità di ciascun esperimento.

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1 Linea 3 Struttura e Dinamica Nucleare Motivazioni scientifiche e caso fisico Tipologia di sperimentazione Numeri globali Carta di identità di ciascun esperimento - DREAMS - EXOTIC - GAMMA - LNS-STREAM - NUCLEX - PRISMA2

2 Il nucleo: un sistema quantistico a molti corpi Proprietà collettive - Termodinamica Nucleare - Liquid Drop - Rotazioni – Vibrazioni - ……… Descrizione della struttura e delle reazioni nucleari in termini di interazioni fondamentali tra particelle individuali Predizioni dell’evoluzione delle proprietà collettive e di particella singola in funzione di A, iso-spin, spin e temperatura Proprietà di particella singola - Effetti di shell - Pairing - ……… Struttura e Dinamica Nucleare (Linea 3) - Facilities di fasci Radioattivi - Facilities di fasci stabili - Sviluppi di nuove tecniche sperimentali - Sviluppi di nuova strumentazione La sfida attuale, sia nella struttura che nella dinamica nucleare, e’ la comprensione delle proprieta’ dei nuclei esotici da NuPECC Long Range Plan La fisica La sfida Le necessità

3  Collisionitraioni intervallo energetico ristretto, ma grande varietà di ioni 5 MeV/A 50 MeV/A ENERGIA Multiframmentazione Equazione di stato Transizione di fase Liquido-gas Fusione, fissione, Viscosita’,Termodinamica Struttura nucleare a temperatura finita Struttura nucleare, fusione sotto barriera, stati debolmente legati, Risonanze, reazioni quasi elastiche Struttura nucleare in condizioni estreme Isospin, T e momento angolare DREAMS NUCLEX PRISMA2DREAMSEXOTICLNS-STREAM GAMMA STRUTTURA NUCLEARE e REAZIONI EXP-INFN LNLLNL LNSLNS LNLLNL LNS, LNL

4 Fasci Stabili (Ebeam < 25 MeV/u) - Fusione - Scattering Inelastico - Multi nucleon transfer - Deep Inelastic Fasci Radioattivi leggeri secondari - 17 F, 8 B, 7 Be,.. LNL  TANDEM-PIAVE-ALPI Fasci Stabili ( Ebeam < 80 MeV/u) - Fusione - Scattering elastico e Inelastico - Multi nucleon transfer - Deep Inelastic Fasci Radioattivi secondari (FRIBS-EXCYTE) LNS  TANDEM-CS GAMMA PRISMA DREAMS LNS-STREAM EXOTIC NUCLEX - RIBs Relativistici - A,Z up to Uranium - 100 < E beam < 1000 MeV/u GSI REX-ISOLDE - Sperimentazione + R&D produzione fasci SPES TRIUMF RIKEN SPES - RIBs Relativistici - A,Z up to Uranium - 100 < E beam < 1000 MeV/u + R&D produzione fasci SPES GANIL

5 2006200720082009201020112012 SIGLE 8787766 FTE 113123141121119117115.5 Assegnazioni (Meuro) 2.52.2 2.5 2.11.9 2.1 Quadro globale della Linea 3 Quadro globale della Linea 3 Nel 2012 la linea 3 conta 6 sigle su un totale di 23 sigle della commissione III - DREAMS - EXOTIC - GAMMA - LNS-STREAM - NUCLEX - PRISMA2 115.5 FTE su un totale di 497.9 FTE della CSNIII (circa il 23 %) Il Taglio effettuato sulle richieste è oscillato tra il 26 ed il 38 % Nel 2012 la linea 3 ha ricevuto circa il 20% del budget della Commissione III

6 Quadro globale della Linea 3 nel trienno futuro Quadro globale della Linea 3 nel trienno futuro Missioni Italia  Sperimentazione nei laboratori nazionali (LNL e LNS) - Media 2012 della linea 3  1.9 keuro/FTE - Linea 1  1.0 keuro/FTE - Linea 2  1.2 keuro/FTE - Linea 4  1.5 keuro/FTE Missioni Estere  Sperimentazione al GSI, GANIL, TRIUMF, ISOLDE, RIKEN,.. - Media 2012 della linea 3  3.4 keuro/FTE - Linea 1  5.5 keuro/FTE - Linea 2  6.0 keuro/FTE - Linea 2  3.0 keuro/FTE

7 Quadro dettagliato della Linea 3 nel trienno futuro Quadro dettagliato della Linea 3 nel trienno futuro Distribuzione FTE Produzione Scientifica Anno% linea 3 200634 % 200742 % 200835 % 200943 % 201038 %

8 Schede Dettagliate Esperimenti 1)Carta d'identità dell'esperimento. 2)Tipo di sperimentazione. 3)Prospettive ed attività per il prossimo triennio. 4)Assegnazioni anni 2009-2012. 5)Previsioni per le richieste ordinarie e straordinarie per i prossimi 3 anni.

9 Esperimento DREAMS: carta d’identita’ Apparato Sperimentale: MAGNEX-EDEN (LNS) - Spettrometro magnetico - Facility di laboratorio + Orsay (MOU) - in misura KENTROS (GSI) - Array di scintillatori - Collaborazione Internazionale - in misura Sperimentazione: LNS, GSI, TRIUMF, IFUSP San Paolo Acceleratore: Ioni pesanti stabili o radioattivi Esperimento : la sigla è stata appena aperta FTE (a Settembre 2011) : 13.7 Numero Ricercatori: 20 Sezioni INFN: LNS, CT, CA, TO

10 Esperimento DREAMS: tematica di ricerca Reazioni di scattering elastico di nuclei leggeri Reazioni di scattering inelastico su alpha e protoni di fasci radioattivi Reazioni di trasferimento di neutroni e scambio di carica Frammentazione di nuclei stabili medio-leggeri e di fasci radioattivi Particelle cariche e neutre (Z,A, energia, tempo, direzione) Frammenti o fascio scatterato (Z, A, energia, tempo) Struttura Nucleare e Dinamica di Reazione - Ricerca del rainbow nucleare - Studio delle Risonanze Giganti in nuclei esotici - Studio dei Meccanismi di Reazione - Applicazioni in adroterapia e radioprotezione nello spazio Misure Osservabili Fisica

11 Esperimento DREAMS prospettive per il 2012-2014 Esperimento DREAMS prospettive per il 2012-2014 Continuazione della sperimentazione già avviata in questi anni Campagne sperimentali MAGNEX-EDEN (LNS) Campagna sperimentale KENTROS (GSI) Sperimentazione presso LNS Dove Metabolismo di MAGNEX Metabolismo di KENTROS Realizzazione di un dispositivo di Tagging per MAGNEX Realizzazione di un target di 4 He gassoso. Strumentazione

12 Esperimento FRAG-SPEME: piano finanziario per 2009-2012 Esperimento FRAG-SPEME: piano finanziario per 2009-2012 MI ME CONINV+APPAltroΣ FragSpemeFragSpemeFragSpemeFragSpemeFragSpeme 2009420.52826.5 76 1685.552.5-2311 20106828112213852.5--166.5 2011106.53426.54316.5-75-148.5 DREAMS 2012 21.546.577.5561202.5

13 Esperimento DREAMS: piano finanziario per il 2013-2015 Esperimento DREAMS: piano finanziario per il 2013-2015 OrdinarioStraordinario MIMEINV+APPCONSAltro MIMEINVCONS altro Totale 2013379526102.5 - ---- - 260.5 201436,5702631 - ----- 163.5 2015 32 64.5 3026 - - - - - - 152.5

14 Esperimento EXOTIC : carta d’identita’ Apparato Sperimentale: EXOTIC (LNL) - apparato per produzione di ioni radioattivi via reazioni secondarie su targhetta gassosa + filtro di Wien - apparato in misura - facility di laboratorio Sperimentazione : LNL, OAK RIDGE, RIKEN, NCSR (Grecia), Acceleratore : - Ioni pesanti del complesso Tandem-ALPI-PIAVE dei LNL prodotti ioni di 17 F, 8 B, 7 Be via reazioni secondarie - Ioni pesanti radioattivi prodotti in acceleratori esteri Esperimento : la sigla ha un piano finanziario fino al 2013, ne verra’ poi presentato uno nuovo FTE (a Settembre 2011) : 6.4 ric + 1 tec Numero Ricercatori: 9 Numero Tecnologi: 1 Sezioni INFN: MI, NA, PD

15 Esperimento EXOTIC : tematica di ricerca - Struttura e dinamica delle reazioni indotte da proiettili radioattivi leggeri - Studio di reazioni di interesse astrofisico - Studio di moti collettivi - Particelle cariche (rivelatori a stato solido e a gas) - Scattering elastico, inelastico e di break-up, sia inclusivo che esclusivo - Rivelazione di residui di fusione evaporazione e di fissione Dinamica di reazione - Proprieta’ di struttura (halo) di nuclei leggeri radioattivi (soprattutto nuclei ricchi di protoni) - Competizione tra canali quasi-elastici e di beak-up - Reazioni di fusione, processi rp ed αp astrofisico - Eccitazione nucleare dipolare di pre-equilibrio Misure Osservabili Fisica

16 Esperimento EXOTIC prospettive per il 2012-2015 Esperimento EXOTIC prospettive per il 2012-2015 - Continuazione misure di scattering elastico, inelastico e break-up in nuclei leggeri radioattivi prodotti dall’apparato EXOTIC - Continuazione delle misure dei moti collettivi nucleari, in particolare studio del dipolo dinamico, anche in collaborazione con l’esperimento LNS-STREAM - Misure di scattering con fasci radioattivi medio-leggeri da effettuarsi in laboratori esteri (ORNL, RIKEN) Fisica Strumentazione - Completamento su EXOTIC dell’apparato EXPADES per la rivelazione di particelle leggere cariche

17 Esperimento EXOTIC: piano finanziario per il 2009-2012 Esperimento EXOTIC: piano finanziario per il 2009-2012 MI ME CON TRAMANINVLIC-SWAPP Σ 20093121.5 325249 -40.5181 20102812.51632 - -58119.5 2011181327323 -145.5211.5 201215.51825.522 - -48111

18 Esperimento EXOTIC: piano finanziario per il 2013-2015 Esperimento EXOTIC: piano finanziario per il 2013-2015 MIMECON+TR+MANINV+APPMIMECONINV+APP Σ 201316184057 - - - -131 201416182043 - - - -97 201516182043 - - - -97 ordinariostraordinario

19 Esperimento GAMMA : carta d’identita’ Apparato Sperimentale: AGATA (LNL  GSI/PRESPEC) - Tracking array di HPGe segmentati - Collaborazione Internazionale (MOU) - Apparato in misura – completamento EURICA (GSI  RIKEN) - Array di HPGe (ex EUROBALL/RISING) - Collaborazione Internazionale (MOU) - Apparato pronto a misurare GALILEO (LNL) - Array di HPGe (ex EUROBALL - GASP) - Facility di Laboratorio (ex EUROBALL) - Apparato in riassemblaggio Sperimentazione : LNL, GSI, RIKEN, GANIL, ARGONNE, … Acceleratore: Ioni pesanti stabili o radioattivi Esperimento : Piano pluriennale fino al 2015 FTE (a Settembre 2011) : 48.5 Numero Ricercatori: 53 Numero Tecnologi: 16 Sezioni INFN: FI, LNL, MI, PD, PG

20 Esperimento GAMMA : tematica di ricerca Struttura Nucleare attraverso la spettroscopia gamma + ancillary - Reazioni di fusione evaporazione - Scattering Coloumbiano (relativistico e non relativistico) - Scattering Inelastico - Reazioni binarie Radiazione gamma (energia, tempo, direzione, polarizzazione) Particelle cariche e neutre (Z, A, energia, tempo, direzione) Residui o fascio scatterato (Z, A, energia, tempo) Struttura Nucleare – Problema a multicorpi - Struttura a shell in nuclei ricchi di neutroni - Struttura dei nuclei alla proton-drip line e attorno 100 Sn - Simmetria di Isospin e n-p pairing - Stati collettivi in nuclei stabili e nuclei esotici (Pygmy) - Punti critici and transizioni di fase e forma-deformazione nucleare. Misure Osservabili Fisica

21 Esperimento GAMMA prospettive per il 2012-2015 Esperimento GAMMA prospettive per il 2012-2015 Continuazione della sperimentazione gia avviata in questi anni Campagna di AGATA al GSI Campagna di EURICA a RIKEN Sperimentazione presso LNL Dove Metabolismo di AGATA e RISING/PRESPEC Completamento di AGATA Messa in funzione di Galileo e sperimentazione R&D e completamento di Ancillary (HECTOR +, TRACE) R&D per rivelatori di neutroni e phoswich - finanziata fino al 2011 come PP-Spiral2 EU Project Nel triennio futuro si prevede la continuazione della costruzione di AGATA secondo il MOU (già firmato) Strumentazione

22 Esperimento GAMMA: piano finanziario per il 2009-2012 Esperimento GAMMA: piano finanziario per il 2009-2012 MIMEINV+APPCONSTras+Soft+…. Totale 200983.5180.5491.530629.5 1091 201098186.5576.5238.550 1149.5 201173.5157302.537248 953 2012102.5221635.533117 1307

23 Esperimento GAMMA: piano finanziario per il 2013-2015 Esperimento GAMMA: piano finanziario per il 2013-2015 OrdinarioStraordinario MIMEINVCONS MIMEINVCONS Totale 2013100300775454 ---- 1629 2014100290860394 ---- 1644 2015100 290 860389 -- -- 1639

24 Esperimento LNS-STREAM: carta d’identita’ Apparato Sperimentale: MEDEA-SOLE-MACISTE (LNS) - Array di scintillatori BaF 2 + Solenoide + Rivelatore di ioni - Facility di Laboratorio - Appena completata la manutenzione, in misura CLAD (trasportabile) - Array di silici - Apparato in misura Sperimentazione : LNS, GANIL, REX ISOLDE, TRIUMF, Zagabria Acceleratore: Ioni leggeri stabili o radioattivi (CLAD) - Ioni pesanti stabili (MEDEA) Esperimento: Nuova sigla a partire dal 2013 FTE (a Settembre 2011) : 13.7 Numero Ricercatori: 14 Numero Tecnologi: 2 Sezioni INFN: LNS

25 Esperimento LNS-STREAM : tematica di ricerca Struttura Nucleare e Meccanismi di reazione - Reazioni attorno alla barriera Coloumbiana - Reazioni di fusione completa o incompleta con ioni pesanti Radiazione gamma (energia, tempo, direzione) Particelle cariche (energia, tempo, direzione) Residui o fascio scatterato (Z, A, energia, tempo) Struttura Nucleare e Meccanismi di reazione - Effetti di struttura nucleare sui meccanismi di reazione - Clustering e strutture molecolari in nuclei leggeri ricchi di neutroni - Fusione sotto barriera su isotopi dello Sn con fasci di Li - Spettroscopia del 9 C con scattering risonante o breakup del 8 B - Proprietà della Risonanza Gigante Dipolare - quenching e temperatura limite Misure Osservabili Fisica

26 Esperimento LNS-STREAM prospettive per il 2012-2015 Esperimento LNS-STREAM prospettive per il 2012-2015 Continuazione della sperimentazione già avviata in questi anni Sperimentazione presso LNS Campagna sperimentale al Tandem di Zagabria Campagna sperimentale a REX Isolde Campagna Sperimentale al TRIUMF Dove Metabolismo MEDEA-CICLOPE-MACISTE Metabolismo CLAD Nel triennio futuro si prevede un minor upgrade di CLAD del costo complessivo di 185 keuro Strumentazione

27 Esperimento LNS-STREAM: piano finanziario per il 2009-2012 Esperimento LNS-STREAM: piano finanziario per il 2009-2012 MIMECONTRAMANINVLIC-SWAPPTotale 20091716.5 15410--83.5146 201016178.5210--2881.5 201118.51618----4294.5 201215409.56--- 80

28 Esperimento LNS-STREAM: piano finanziario per il 2013-2015 Esperimento LNS-STREAM: piano finanziario per il 2013-2015 OrdinarioStraordinario MIMEINV+APPCONSAltro MIMEINV+APPCONSAltro Totale 2013254010153 92.5 185.5 2014254010153 92.5 185.5 2015254010153 93

29 Esperimento NUCLEX: carta d’identita’ Apparato Sperimentale: GARFIELD, 8πLP (LNL) - array di rivelatori per particelle cariche - facility di laboratorio - Apparati in misura RIPEN (LNL) - array di rivelatori per neutroni - apparato (in parte preesistente) in fase di test FAZIA - array di rivelatori per particelle cariche - collaborazione internazionale (MoU, 8 nazioni) - in costruzione Sperimentazione : LNL, LNS, GANIL Acceleratore : Ioni pesanti del complesso Tandem-ALPI-PIAVE dei LNL Ioni stabili radioattivi in laboratori esteri (GANIL) Esperimento : in continuazione FTE (a Settembre 2011) : 23.3 ric + 2.1 tec Numero Ricercatori: 33 Numero Tecnologi: 4 Sezioni INFN: BO, FI, LNL, NA, CT

30 Esperimento NUCLEX: tematica di ricerca - Termodinamica dei sistemi nucleari - Dinamica nucleare - Effetti di isospin - Rivelazione di particelle cariche e neutroni (rivelatori a gas, stato solido e a scintillazione) - Prodotti di multiframmentazione in reazioni centrali e semiperiferiche a bassa energia - Determinazione delle yield, distribuzioni in Z,A, angolari ed energetiche di particelle leggere e medio pesanti Dinamica e termodinamica di reazione - Energia di simmetria - Equazione di stato della materia nucleare - Comportamento della densità di livelli nucleari - Diffusione di isospin - Processi di fissione e quasi-fissione Misure Osservabili Fisica

31 Esperimento NUCLEX prospettive per il 2012-2015 Esperimento NUCLEX prospettive per il 2012-2015 - Continuazione ai LNL di misure di dinamica e termodinamica nucleare - Inizio sperimentazione con i fasci esotici di GANIL di misure con il dimostratore di FAZIA Fisica Strumentazione - Per gli apparati GARFIELD e 8πLP presenti ai LNL non si prevedono upgrades significativi - Per l’apparato RIPEN sara’ necessario un intervento piu’ sostanziale per accoppiare la rivelazione di neutroni a quella di particelle cariche - Costruzione del dimostratore di FAZIA ed inizio sperimentazione in accoppiamento a Indra (2014, GANIL)

32 Esperimento NUCLEX : piano finanziario per il triennio 2009-2012 triennio 2009-2012 Esperimento NUCLEX : piano finanziario per il triennio 2009-2012 triennio 2009-2012 MI ME CONMANINVAPP Σ Nucle x Fie sta NuclexFiestaNuclexFiestaNuclexFiesta 200974.51543.55.5254.5101.529.5209 201049.52146.56297361078.5283.5 201158.5454928.5154.5335.5 201254.55046.59.529137326.5

33 Esperimento NUCLEX : piano finanziario per il triennio 2013-2015 triennio 2013-2015 Esperimento NUCLEX : piano finanziario per il triennio 2013-2015 triennio 2013-2015 MIMECON+TR+MANINV+APPMIMECONINV+ APPΣ 2013111.56950.5122.5 -7.5 -70431 2014108.55453.5137.5 -- -40393.5 2015121.54450.5147.5 ---30393.5 ordinariostraordinario

34 Esperimento PRISMA2 : carta d’identita’ Apparato Sperimentale: PRISMA (LNL) - Spettrometro magnetico ad alta risoluzione - Facility di Laboratorio - Apparato in misura PISOLO (LNL) - Deflettore elettrostatico e sistema a tempo di volo - Apparato in misura Sperimentazione : LNL, ARGONNE, GANIL Collaborazione : ARGONNE, GSI, DUBNA, STRASBURGO, ZAGABRIA, CRACOVIA Acceleratore : Ioni pesanti del complesso Tandem-ALPI-PIAVE dei LNL Esperimento : la sigla ci sarà fino al 2012, verra’ presentato un nuovo piano per I successivi 4-5 anni FTE (a Settembre 2011) : 6.8 Numero Ricercatori: 10 Numero Tecnologi: 0 Sezioni INFN: LNL, PD, TO

35 Esperimento PRISMA2 : tematica di ricerca - Trasferimento multiplo di nucleoni in reazioni tra ioni pesanti - Reazioni di fusione evaporazione - Scattering elastico ed inelastico - Particelle cariche (identificazione completa in Z,A,Q via energia, tempo, posizione con ricostruzione delle traiettorie in campi magnetici) - Residui di evaporazione da nucleo composto (energia, tempo di volo) - Determinazione di sezioni d’urto differenziali e totali σ(Z,A,Q,θ) - Distribuzioni di barriere in reazioni di fusione - Analisi in canali accoppiati Dinamica di reazione, anche con l’ausilio di spettroscopia gamma - Proprieta’ di particella singola e dell’interazione di pairing - Correlazione di coppie di nucleoni in trasferimenti multipli - Transizione tra regime quasi-elastico e deep-inelastico - Effetti di hindrance in processi di fusione sotto la barriera Coulombiana - Fattore S astrofisico - Competizione tra canali quasi-elastici e di fusione Misure Osservabili Fisica

36 Esperimento PRISMA2 prospettive per il 2012-2015 Esperimento PRISMA2 prospettive per il 2012-2015 - Continuazione misure di trasferimento multiplo di nucleoni, rivelando sia il partner leggero che il partner pesante in coincidenza cinematica - Misure di sezioni d’urto di fusione evaporazione per sistemi di massa media e con diversa struttura nucleare. Fisica Strumentazione - Miglioramento tecniche di tracking dello spettrometro - Ottimizzazione sistema a tempo di volo per misure di fusione Nel biennio 2013-2014 si prevede un upgrade di Prisma riguardante: - Installazione su Prisma di un secondo sistema a tempo di volo per misure coincidenti del partner pesante (rivelatori a MCP, a gas MWPPAC e Camere a Ionizzazione multipla) - Completamento sistema di rivelatori a LaBr 3 per misure di molteplicita’ dei prodotti di reazione sia binaria che di fusione

37 Esperimento PRISMA2: piano finanziario per il 2009-2012 Esperimento PRISMA2: piano finanziario per il 2009-2012 MI ME CON TRAMANINVLIC-SWAPP Σ 20091622.5 43 - -38 - -119.5 20109.58.531 - -31.5 - -80.5 2011101524 - -63.5 - -112.5 201281528.5 - -33 - -84.5

38 Esperimento PRISMA2: piano finanziario per il triennio 2013-2015 Esperimento PRISMA2: piano finanziario per il triennio 2013-2015 MI MECONINV+APPMIMECONINV+APP Σ 201381040 - -20140258 201481040 - - 60198 201510155040----115 ordinariostraordinario