Tempo di volo per un neutrone

di Sabrina Masiero, Dipartimento di Astronomia dell’Università degli Studi di Padova, Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio Astronomico di Padova

Da: l’articolo “Neutroni in volo” apparso su “Asimmetrie” n. 9 /9.09 / nuclei e stelle, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, a cura di Nicola Colonna (ricercatore nella sezione INFN di Bari e che dal 2001 è coordinatore per l’INFN dell’esperimento N_TOF).

Grande importanza in ambito astrofisico viene data dalla cattura di neutroni da parte di nuclei atomici che è responsabile della formazione di elementi più pesanti del ferro. Questo processo di formazione di elementi più pesanti del ferro avviene normalmente all’interno delle stelle durante la loro fase evolutiva o nella fase di supernova, evento esplosivo che viene a modificare completamente la sua struttura.
Oltre al campo astrofisico,  reazioni indotte da neutroni sono alla base di numerose altre applicazioni, come una importante, relativa alla produzione di energia nucleare da fissione. Lo studio delle interazioni neutroni-nuclei è, perciò, di particolare rilievo in astrofisica per comprendere lo studio e l’evoluzione dell’Universo, la formazione ed evoluzione delle stelle, ma anche per lo sviluppo di nuovi reattori nucleari e per le applicazioni in campo medico o industriale.

Da qualche anno al CERN (Centro Europeo della Ricerca Nucleare)  di Ginevra, è possibile studiare reazioni indotte da neutroni, grazie alla disponibilità di un fascio di neutroni a largo spettro di energia e alto flusso: si parla di “Neutron Time Of Flight”e viene indicato con la sigla n_TOF. Il fascio, che viene prodotto dall’interazione di protoni accelerati fino a 20 GeV su un bersaglio di piombo, permette di studiare le reazioni neutrone-nucleo in funzione dell’energia dei neutroni ricavata dal loro tempo di volo (appunto, Time Of Flight), cioè dalla misura del tempo impiegato da questa particella a percorrere la distanza fra il bersaglio di produzione e il punto di misura. Le misure sono compiute grazie a numerosi rivelatori all’avanguardia.
L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) italiano collabora con altri enti a livello internazionale in questo programma sperimentarle per lo studio delle reazioni indotte da neutroni che sono di interesse per l’astrofisica e per le tecnologie nucleari emergenti, quali per esempio le reazioni su elementi transuranici, di particolare interesse per migliorare la sicurezza dei reattori attualmente in funzione, per la realizzazione dei reattori di IV generazione e per la progettazione dei sistemi per la trasmutazione delle scorie nucleari a lunga vita media.

Per ulteriori informazioni, si visiti il sito http://www.cern.ch/n_TOF .

Sabrina