COLLABORAZIONE INTERNAZIONALE Paesi: Italia, Francia, Polonia, Romania (+ supporto dalla Spagna) Persone: almeno 40 fisici (italiani e non) + ingegneri.

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1 COLLABORAZIONE INTERNAZIONALE Paesi: Italia, Francia, Polonia, Romania (+ supporto dalla Spagna) Persone: almeno 40 fisici (italiani e non) + ingegneri + tecnici OBIETTIVI Costruzione di un nuovo apparato capace di identificazioni in carica e massa senza precedenti, con “basse” energie di soglia (grazie all’uso della PSA ), modulare, versatile, trasportabile. FASI DEL PROGETTO R&D sui rivelatori ed elettronica usando singoli telescopi (2005-2012) Costruzione di un dimostratore -12 blocchi- (2012-2016) Misure con fasci stabili ed instabili (2015-2019) 30 Ricercatori (24.3 FTE) FTE/uomo ≈ 80% Rappresentanti Nazionali: S. Barlini (FI) L. Morelli (BO) Coord. TG2 analisi FAZIA, Run Coord. FAZIA Resp. Locale BO TG2 analisi FAZIA Run Coord. SPES FAZIA SPES S. Barlini INFN-Fi ed Universitità di Firenze

2 Indice della presentazione Breve resoconto degli anni passati Lista pubblicazioni e conferenze Zoom sulla fisica Ultimi risultati pubblicati Situazione attuale Primo test sotto fascio di un blocco Prime misure di fisica Risultati in termini di identificazione Milestone 2015 Programmi 2016-2019 La fisica Planning costruzione apparato Richiesta fondi e Milestone 2016

3 PUBBLICAZIONI 2012-2015 S.Carboni et al., « Particle identification using ΔE-E technique and pulse shape discrimination with detectors of the FAZIAproject», NIMA 664(2012), 251 G.Pasquali et al., «A single-chip telescope for heavy-ion identification», EPJA48 (2012), 158 Le Neindre et al., «Comparison of charged particle identification using pulse shape discrimination and ΔE-E methods between front e rear injection in silicon detectors», NIMA 701 (2013), 145 S.Barlini et al., «Effects of irradiation of energetic heavy ions on a digital pulse shape analysis with silicon detectors», NIMA 707 (2013), 89 S.Barlini et al., «Isospin transport in 84 Kr+ 112,124 Sn collisions at Fermi energies», PRC87 (2013), 054607 S.Piantelli et al., «N and Z odd-even staggering in Kr+Sn collisions at Fermi energies», PRC 88 (2013), 064607 R.Bougault et al., «The FAZIA project in Europe: R&D phase», EPJA 50(2014), 47 G.Pasquali et al., «Energy measurement and fragment identification using digital signals from partially depleted Si», EPJA 50 (2014), 86 A.Kordyasz et al., «Low-temperature technique of thin silicon ion implanted epitaxial detectors», EPJA 51 (2015), 15 Analisi dati di fisica Ultimi risultati pubblicati FN(2012)LNS (inv.),VARENNA 2012 (inv.+cont.), Eurisol 2013 (inv.), INPC2013 (inv.+cont.), Mazurian Lake 2013 (poster), Kemer 2013(inv.), IWM 2014 (cont.), LEA_COLLIGA 2014 (inv.), NN2015(inv.), NSD2015 (cont.), Eurisol 2015 (cont.), Kemer 2015 (inv.) Breve resoconto fase passata Totale 2012-2015: 9 Articoli 7 Proceeding Conferenze 2012-2015

4 Articoli di fisica 2013 Information on the density dependence of S(ρ) can be inferred from investigation of isospin effects on isospin related observables ISOSPIN TRANSPORT PHENOMENA: Differences between the neutron and proton currents P T QP* QT* QT QP PERIPHERAL AND MID-CENTRAL COLLISIONS Neck emission Breve resoconto fase passata ZOOM SULLA FISICA: FAZIA come strumento per lo studio dell’isospin

5 Considering θgr=4.1° and 4.0° for the two reactions, the position of the detector 4.8°<θ<6.0° and the energy treshold, in this zone we are looking mainly to QP fragment (coming out from evaporation or fission mechanism). Breve resoconto fase passata ISOSPIN DIFFUSION Range di ioni in più disponibili con FAZIA ZOOM SULLA FISICA: FAZIA come strumento per lo studio dell’isospin S.Barlini et al., PRC87 (2013), 054607

6 Si1(21μm) Si2 510μm CsI(Tl) Si1 vs. Si2 Test spessore Silicio usando particelle α in trasmissione Disomogeneità di spessore Min-Max 1μm Breve resoconto fase passata ULTIMI ARTICOLI PUBBLICATI: Test sotto fascio di Silici sottili ΔE-E 21 μm Distribuzione degli spessori del riveltore misurati con le particelle α. A.Kordyasz et al., EPJA 51 (2015), 15 SOGLIE DI IDENTIFICAZIONE

7 Dic 2014: primo test sotto fascio di un blocco di FAZIA 2015: due misure di fisica a LNS FAZIA 2015:il presente SITUAZIONE ATTUALE: Il blocco di FAZIA. INFN Naples project IPN Orsay project IL BLOCCO DI FAZIA FAZIA FEE

8 Kapton bounding! Usate diverse colle e fatte diverse modifiche alla meccanica per migliorare l’incollaggio ed il bounding dei rivelatori 2 cornici di Ergal-Al +collimatore di Ottone FAZIA 2015:il presente Complessità interna, ma semplicità esterna! 48V 2 connettori ottici BLOCK BACK SIDE raffreddamento SITUAZIONE ATTUALE: Il blocco di FAZIA.

9 EXP. ISOFAZIA 80 Kr+ 40,48 Ca@35AMeV SITUAZIONE ATTUALE: Prime misure di fisica a LNS FAZIA 2015:il presente 80 Kr = 1.22 N/Z 40 Ca= 1 48 Ca= 1.4 Extension of the study of the isospin transport performed by FAZIA and many others (MSU, WU, CHIMERA, INDRA, TEXAS A&M, others...) to the QP fission channel Centrality selection by means of the Zbiggest - vlab correlation Identifying light fragments coming from the neck Measuring the isotopic composition of both fission fragments in reaction with different isospin combination of target/projectile Comparison with transport models (e.g. SMF V.Baran et al., NPA 730 (2004) 329, AMD A.Ono, PRC 59 (1999) 853) GOALS 4 blocchi montati in conf. «belt» tra 3.6° to 17.8° Giugno 2015

10 EXP. FAZIASYM 40,48 Ca+ 40,48 Ca@35AMeV Completion of the INDRA+VAMOS exp. @ GANIL (2007) LCP not detected at foward angles Scarce efficiency of VAMOS for Z<15 Difficult measurement of absolute cross section Some limitations have been found: VAMOS EXPERIMENT Objectives: Absolute isotopic cross section measurement Influence of secondary deexitation -Isotopic cross section measurements up to QP -Exclusive detection in the angular range 2°-7° SITUAZIONE ATTUALE: Prime misure di fisica a LNS Dicembre 2015

11 ESi2 (a.u.) ESi1 (a.u.) 4Gev vs. 4GeV full range Z=12 4Gev vs. 4GeV full range ESi2 (a.u.) p,d,t ESi1 (a.u.) FAZIA 2015:il presente ZOOM Risultato confermato SITUAZIONE ATTUALE: risultati in termine di identificazione delle particelle

12 4Gev full range Z=36 ESi1 (a.u.) Q rise time (ns) Z=36 I max (a.u.) ESi1 (a.u.) 4Gev full range Saturazione dell’ADC che legge la corrente (risolvibile con un cambio di guadagno prima dell’ADC che campiona la corrente) FAZIA 2015:il presente Risultato confermato SITUAZIONE ATTUALE: risultati in termine di identificazione delle particelle

13 250 MeV full range Discriminazione in massa in PSA per particelle stoppate nel primo silicio FAZIA 2015:il presente Risultato nuovo SITUAZIONE ATTUALE: risultati in termine di identificazione delle particelle

14 Ecsi(a.u.) ESi1+ESi2(a.u.) Z=12 ESi1+ESi2(a.u.) Ecsi(a.u.) FAZIA 2015:il presente Risultato confermato SITUAZIONE ATTUALE: risultati in termine di identificazione delle particelle ZOOM

15 CsI Slow (a.u.) CsI Fast (a.u.) Z=1 Z=4 FAZIA 2015:il presente Risultato confermato SITUAZIONE ATTUALE: risultati in termine di identificazione delle particelle

16 SITUAZIONE ATTUALE: milestone 2015 FAZIA 2015:il presente 30-07-2015FAZIA: Assemblaggio completo di 8 blocchi del dimostratore (4 usati per gli esperimenti LNS e 4 nuovi) completi 50% 31-10-2015FAZIA: presentazione di almeno una proposta a un PAC di un laboratorio di riferimento 100% 31-12-2015FAZIA: contributo annual report per i LNS sul commissiong e sui risultati preliminari degli esperimenti 80% Silici finiti! The nuclide chart as detected in FAZIA first experiments (adapted from J.Frankland, Spiral2 week, 2014)

17 PROGRAMMA DI MISURA 20152016201720182019 LNS (già schedulata) LNS (2 proposte al PAC) GANIL (FAZIA+INDRA) SPES, LNS 2015 78 Kr+ 40,48 Ca@35AMeV (giugno) 40,48 Ca+ 40,48 Ca@35AMeV (dicembre) 2016 40,48 Ca+ 12 C@25,35,50AMeV 32,36 S+ 12 C@25,55 AMeV 2017-2018 FAZIA+INDRA 4 Blocchi configurazione a “belt” 4,6 Blocchi 4 Blocchi configurazione a “muro” 12 Blocchi Nuovo MoU da sottoscrivere (scadenza MoU attuale 31 Dic. 2015) PROGRAMMI 2016-2019: La fisica Programmi 2016-2019

18 40,48 Ca+ 12 C@25,35,50AMeV Proprietà degli stati eccitati di frammenti (o cluster) prodotti durante il decadimento di QP ottenuti attraverso reazioni nucleari fortemente dissipative (esempio tipico lo studio del decadimento 12 C*->3 α –stato di Hoyle-) PROGRAMMI 2016-2019: La fisica del 2016 (LNS) Programmi 2016-2019 32,36 S+ 12 C@25,55AMeV Studio del decadimento del QP in funzione del suo isospin e dell’energia del fascio: quanto del contenuto dell’isospin iniziale sopravvive aumentando l’energia di bombardamento? Scadenza Call LNS 13 settembre 4, 6 blocchi completi di FAZIA

19 LOI SPIRAL 2014 PROGRAMMI 2016-2019: La fisica del 2017-2018 FAZIA@GANIL Radial flow in central collisions of 124,129,136 Xe+ 40,48 Ca 30 to 50 AMeV Compare with existing systematics and explore isospin Isospin transport in semiperipheral collisions 124,129,136 Xe+ 40,48 Ca 30 to 50 AMeV Extend studies at higher fragments; comparisons with AMD and SMF From multifragmentation to vaporization of medium-mass systems in Ca+Ca reactions 50 to 90 AMeV Clusters at high Temperature and low densities; Esym from the isotopic distribution of the biggest fragment Decay chain reconstruction of light systems 40,48 Ca+ 12 C at 35AMeV Detect Z,A of all species coming from QP decay; Z,A yield staggering and tracing back decay step with multiparticle correlations Possibilità: Light UNSTABLE BEAMS from LISE Programmi 2016-2019 12 blocchi

20 NovNov DicDic GenGen FebFeb MarMar AprApr MagMag GiuGiu LugLug AgoAgo SetSet OttOtt NovNov DicDic 2016 PROGRAMMI 2016-2019: Planning costruzione apparato Ordine ultime FEE (fondi 2016) Produzione e test 32 FEE (fondi 2014) Ordine 32 FEE (fondi 2015) Produzione e test 32 FEE (fondi 2015) Le schede di servizio (block card, HV, bus etc..) sono già state prodotte in almeno 12 copie (sufficienti per il Dimostratore) FEE: 32 già usate 2015 COSTRUZIONE APPARATO

21 Ordine ultime FEE (fondi 2016) Produzione e test 32 FEE (fondi 2014) Ordine 32 FEE (fondi 2015) Produzione e test 32 FEE (fondi 2015) 2016 PROGRAMMI 2016-2019: Planning costruzione apparato FEE ACQ Completamento e test RB NovNov DicDic GenGen FebFeb MarMar AprApr MagMag GiuGiu LugLug AgoAgo SetSet OttOtt NovNov DicDic Aumentato numero di blocchi collegati da 1 a 4. Introduzione della scrittura tramite ethernet I° STEP ACQ: 2014  2015 TEST CARD Fino a 12x3 blocchi gestibili. Hardware simile (tranne I connettori i/o di fibra) già esistente. Software VHDL della TC riutilizzabile. Compatibilità con il sistema di acquisizione di INDRA (Narval, standard GANIL). II° STEP ACQ REGIONAL BOARD Fatto! COSTRUZIONE APPARATO

22 Ordine ultime FEE (fondi 2016) Produzione e test 32 FEE (fondi 2014) Ordine 32 FEE (fondi 2015) Produzione e test 32 FEE (fondi 2015) FEE ACQ Completamento e test RB 2016 PROGRAMMI 2016-2019: Planning costruzione apparato NovNov DicDic GenGen FebFeb MarMar AprApr MagMag GiuGiu LugLug AgoAgo SetSet OttOtt NovNov DicDic Consegna Silici (gara 2014) Montaggio e test dei rivelatori nei blocchi Riv. Ottobre 2014: Inizio procedura di gara Aprile 2015: Invio wafer alla ditta CIS (mai testata prima dalla collaborazione) COSTRUZIONE APPARATO

23 Ordine ultime FEE (fondi 2016) Produzione e test 32 FEE (fondi 2014) Ordine 32 FEE (fondi 2015) Produzione e test 32 FEE (fondi 2015) FEE ACQ Completamento e test RB Consegna Silici (gara 2014) Montaggio e test dei rivelatori nei blocchi Riv. COSTRUZIONE APPARATO 2016 PROGRAMMI 2016-2019: Planning costruzione apparato NovNov DicDic GenGen FebFeb MarMar AprApr MagMag GiuGiu LugLug AgoAgo SetSet OttOtt NovNov DicDic Installazione elettronica di un blocco a GANIL Test con rivelatori a GANIL FAZIA@GANIL

24 Capitol o BOFiLNLNAPD.DTZTOT SPES SJ Missioni 12.524.5211511120.51 38 41.5 Inventari o Consumo AltroCons 72.55 77.5 Manut. Apparati 455 59 Totale 12.510121157171 1212 0.51 174.5 41.5 30-04-2016FAZIA: Test e validazione 32 FEE di FAZIA 31-07-2016FAZIA: presentazione di almeno una proposta a un PAC dei LNS 31-07-2016FAZIA: preparazione di un set-up a 6 blocchi per un possibile esperimento ai LNS 31-07-2016FAZIA: report LNS sulla prima misura 80 Kr+ 40,48 Ca@35AMeV 31-12-2016FAZIA: report sul R&D di silici sottili in collaborazione con gli Istituti Polacchi partner nella collaborazione MILESTONES 2016 FAZIA PROGRAMMI 2016-2019: Richieste fondi FAZIA 2016

25 CapitoloBOFiLNLNAPD.DTZTOTGran TOT SPES+FAZIA SJ Missioni 157.532.527.551021193.52.5 77 66.5143.5 Inventario 940.5 94.5 Consumo 293019 21 3051 AltroCons 3.5102.55 111 Manutenzioni 22 4 4 Apparati 4742455 130 Totale 69.57.5139.27.5134.4082.19.13.2.5 437.5 96.5534 Esperimento NUCL-EX Richieste finanziarie 2016

26 BACK SLIDES

27 Univ. FiS.Barlini0.70.3 Univ. FiM.Bini0.80.2 INFN FiG.Casini0.80.2 INFN FiN.Gelli0.6 Post-DocD.Gruyer0.80.2 INFN FiA.Olmi0.70.3 Univ. FiG.Pasquali0.70.3 Ph.dG.Pastore0.80.2 INFN FiS.Piantelli0.70.3 Univ. FiG.Poggi0.8 Univ. FiA. Stefanini0.7 Ph.dS.Valdré0.80.2 Tecn. FiG.Tobia 0.40.3 Tot. 8,73.1 Univ. BoM.D'Agostino1 Univ. BoL.Morelli0.20.8 Tecn. BoM.Guerzoni0.2 Tecn. BoA.Paolucci0.2 Tecn. BoS.Serra0.4 Tot. 11.8 INFN LNLM. Cinausero0.20.7 INFN LNLF. Gramegna0.20.7 LNL Asseg.J. Miabala0.20.8 LNL Asseg.T. Marchi0.20.8 INFN LNLP.F. Mastinu0.2 INFN LNLG. Prete0.2 Tecn. LNLS. Carturan0.2 Tecn. LNLM. Dalla Palma0.6 Tot. 0.84.20 Univ. PdD.Fabris0.20.8 Tot. 0.20.8 Ph.DD.Dell’Aquila 0.2 Na Asseg.L. Francalanza 0.8 Univ. NaM.La Commara 0.2 Univ. NaG. La Rana0.7 Tecn. NaR. La Torre1 Na Asseg.I. Lombardo 0.2 Tecn. NaA. Ordine0.7 Na Asseg.K.R.Prasanta0.2 Univ. NaE.Vardaci0.5 Univ. NaM. Vigilante0.5 Tot. 3.61.4 Persona Fazia fte Spes fte NUCLEX 201625.6 fte Fazia fteSpes fte 14.30 11.30 NUCLEX 2016: chi siamo

28 Silici non svuotati Breve resoconto fase passata ULTIMI ARTICOLI PUBBLICATI: Silici underdepleted CSN3 2013 G.Pasquali et al., EPJA50 (2014),87

29 FAZIA 2012-2013: misure con singoli telescopi 2012-2013 Ultimi test con I singoli telescopi Confronto tra le prestazioni dei silici front e rear injection ( Le Neindre NIMA 701(2013),145 ) Front Rear PI ident da ΔE-E Identification energy Studio della risposta dei rivelatori ai silici non svuotati ( G.Pasquali EPJA 50 (2014),89 ) PSA a differenti HV Studio dei fenomeni di trasporto dell’isospin ( S.Barlini PRC 87(2013),054607 ) Studio dei fenomeni di staggering nelle yield di produzione dei frammenti ( S.Piantelli PRC 88(2013),064607 ) Staggering nella distribuzione in Z dei frammenti Staggering nella distribuzione in N dei frammenti

30 Dic. 2014 Test Card (max 1block) Global trigger (validation) ACQ Usb Slow controls Server Slow controls Different client 1 telescopio (Si1+Si2+CsI) Si 300 μm Carica 250 MeV full scale 250 Ms/s 14 bit Carica 4 GeV full scale 14 bit Corrente 250 Ms/s 14 bit Si2 500 μm Carica 4 GeV full scale 14 bit Corrente 250 Ms/s 14 bit CsI(Tl) 10 cm Carica 4 GeV full scale 14 bit I° step FAZIA 2014: primo test sotto fascio del blocco In Vuoto 48V Fibra ottica 8FEE (48 canali acquisiti) per ogni blocco 6 Preamp 12 ADC 2 FPGA BLOCK CARD + HV card Cooling plate FEE Rivelatori Dissipatore di calore 84 Kr@35AMeV Primo test sotto fascio del blocco

31 FAZIA 2015: la fisica 80 Kr+ 40,48 Ca at 35AMeV Ruolo dell’isospin del target nel decadimento del QP 2015 : 4 blocchi di FAZIA in configurazione «belt» o «muro. Copertura parziale degli angoli in avanti. FISICA DI INTERESSE: decadimenti del QP (in funzione dell’isospin del target) 40,48 Ca+ 40,48 Ca at 35AMeV Misure di sezione d’urto dei vari isotopi Rivelazione di LCP ed IMF nel range 2-7° (dati mancanti nella precedente campagna INDRA+VAMOS) Dic2015 Giu2015