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Mauro Bruno

Professore a contratto a titolo gratuito

Dipartimento di Fisica e Astronomia

Temi di ricerca

Reazioni fra ioni pesanti: le collisioni centrali permettono di proseguire lo studio della materia nucleare “calda” e della transizione di fase della materia nucleare finita, attraverso segnali come il calore specifico negativo (uno dei lavori con il massimo delle citazioni). In reazioni periferiche si hanno effetti dinamici quali l'emissione dalla zona di contatto tra i due nuclei interagenti (neck). Distillazione di isospin: la dipendenza dall'isospin dei meccanismi di reazione permette di avere informazioni sul termine di simmetria dell'equazione di stato nucleare e su effetti di distillazione per i quali i frammenti piu' leggeri sono piu' ricchi in neutroni. Risonanza gigante di dipolo: si studia la variazione di larghezza ed emisione di pre-equilibrio con l'asimmetria e con l'energia del sistema. Nuovi sistemi di rivelazione: con i nuovi acceleratori di ioni instabili sono necessari nuovi apparati, che consentano la determinazione di carica e massa dei prodotti.

REAZIONI FRA IONI PESANTI. Le collisioni fra ioni pesanti permettono di studiare la materia nucleare (finita) alla quale sia stata fornita una certa quantita' di energia, che puo' essere “utilizzata” dal sistema come energia di eccitazione termica, ottenendo cosi' un sistema nucleare “caldo”. La materia nucleare “scaldata”, deformata e/o compressa e' governata da un'equazione tipo Van der Waals. E' possibile cosi' studiare la transizione di fase della materia nucleare finita. In particolare, ad energie intermedie, e' accessibile la cosiddetta prima transizione di fase e cioe' una transizione che avviene a densita' inferiori alla densita' nucleare normale ed a temperature di qualche MeV. La transizione e' del tipo liquido-gas: i nuclei si comportano come liquidi di Fermi a densita' normale ed a temperatura zero e come gas a basse densita' ed a temperature piu' elevate. Il gruppo ha per primo ottenuto sperimentalmente un nuovo segnale di transizione di fase, il calore specifico negativo, la cui pubblicazione e' stata fra le piu' citate negli anni recenti. Rimane in discussione l'ordine della transizione di fase: infatti c'e' la necessita' di ottenere, nello stesso esperimento, una serie di segnali convergenti per determinare se questo tipo di transizione e' del pimo o del secondo ordine. Nelle sudio delle reazioni fra ioni pesanti riveste inoltre una particolare importanza l'investigazione di reazioni periferiche ed in particolare di processi come l'emissione di particelle leggere e frammenti di massa intermedia dalla zona di contatto tra i due nuclei interagenti ("neck") o la fissione non equilibrata e a tempi brevi di uno (o ambedue) dei due partner di reazione. Quest'ultimo meccanismo mostra caratteristiche che riconducono ad una estensione della fissione veloce verso le asimmetrie di massa maggiori. DISTILLAZIONE DI ISOSPIN La transizione di fase liquido-gas in un sistema binario (neutroni-protoni) e' certamente piu' ricca poiche' abbiamo un nuovo grado di liberta', la concentrazione, che possiamo variare nelle due fasi. Questo e' alla base del processo di distillazione. Questo effetto e' legato al termine di simmetria a basse densita', sulla base di semplici considerazioni energetiche. Alla materia nucleare asimmetrica costa infatti molta energia formare clusters con lo stesso grado di asimmetria iniziale, mentre e' molto piu' economico formare clusters variando anche la concentrazione nella direzione della valle di stabilita', ossia verso un maggiore simmetria: effetto "chimico" che porta ad una distillazione dei neutroni (o dell'isospin) con aumento dei neutroni nella fase gassosa in quanto i protoni sono molto richiesti per formare i clusters. In conclusione le reazioni di frammentazione appaiono essere degli strumenti estremamente validi per risalire a proprieta' fondamentali dell'interazione nucleare nel mezzo e della sua dipendenza dall'isospin. RISONANZA GIGANTE DI DIPOLO Diversi modelli e diversi dati sperimentali mostrano andamenti diversi della larghezza della risonanza gigante di dipolo in funzione di asimmetria proiettile-bersaglio ed energia. La misura con un apparato che consenta la misura contemporanea di gamma e particelle cariche permette di ottenere nuovi risultati piu' attendibili. Inoltre e' possibile studiare anche come l'emissione di particelle di pre-equilibrio dipenda dalla simmetria fra proiettile e bersaglio e dall'energia di eccitazione del sistema composto. NUOVI SISTEMI DI RIVELAZIONE. Gli apparati esistenti hanno una ottima risoluzione in energia dei prodotti rivelati (dell'ordine del 1-2%) con una bassa soglia di identificazione (~ 1 A.MeV) e quindi permettono accurati calcoli dell'energia di eccitazione, identificazione in carica e determinazione contemporanea di massa e carica, ma in un range limitato di energia e Z. Queste caratteristiche sono il punto di partenza per R&D rivolti a futuri esperimenti con fasci stabili ed esotici. E' necessario studiare come estendere l'identificazione in carica e massa nel piu' ampio intervallo possibile e se la misura di neutroni e gamma possa dare informazioni non ottenibili con la misura dei prodotti carichi. Le misure accurate degli isotopi permettono di verificare sperimentalmente l'esistenza di una nuova regione spinodale dovuta a fluttuazioni della concentrazione di protoni contenuta nella regione spinodale associata con le fluttuazioni di densita'. In questa nuova regione e' predetto un "frazionamento" di isospin che arricchisce la fase liquida (frammenti) con materia simmetrica e la fase gassosa con materia ricca in neutroni. Tutto cio' ha spinto la comunita' scientifica internazionale a discutere la costruzione di acceleratori di fasci di ioni "esotici" e nuovi apparati sperimentali, come ad esempio il progetto Fazia elaborato nell'ambito del progetto europeo Eurisol.

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