Frontiers in Physics (Nov 2022)
Elemental fragmentation cross sections for a 16O beam of 400 MeV/u kinetic energy interacting with a graphite target using the FOOT ΔE-TOF detectors
- M. Toppi,
- M. Toppi,
- A. Sarti,
- A. Sarti,
- A. Alexandrov,
- A. Alexandrov,
- B. Alpat,
- G. Ambrosi,
- S. Argirò,
- S. Argirò,
- R. A Diaz,
- M. Barbanera,
- N. Bartosik,
- G. Battistoni,
- N. Belcari,
- N. Belcari,
- S. Biondi,
- S. Biondi,
- M. G. Bisogni,
- M. G. Bisogni,
- M. Bon,
- M. Bon,
- G. Bruni,
- P. Carra,
- P. Carra,
- F. Cavanna,
- P. Cerello,
- E. Ciarrocchi,
- E. Ciarrocchi,
- A. Clozza,
- A. Clozza,
- S. Colombi,
- G. De Lellis,
- G. De Lellis,
- A. De Gregorio,
- A. De Gregorio,
- A. Del Guerra,
- A. Del Guerra,
- M. De Simoni,
- M. De Simoni,
- A. Di Crescenzo,
- A. Di Crescenzo,
- B. Di Ruzza,
- M. Donetti,
- M. Donetti,
- Y. Dong,
- M. Durante,
- M. Durante,
- V. Ferrero,
- E. Fiandrini,
- E. Fiandrini,
- C. Finck,
- E. Fiorina,
- M. Fischetti,
- M. Fischetti,
- M. Francesconi,
- M. Francesconi,
- M. Franchini,
- M. Franchini,
- G. Franciosini,
- G. Franciosini,
- G. Galati,
- G. Galati,
- L. Galli,
- G. Giraudo,
- R. Hetzel,
- E. Iarocci,
- M. Ionica,
- A. Iuliano,
- A. Iuliano,
- K. Kanxheri,
- K. Kanxheri,
- A.C. Kraan,
- C. La Tessa,
- C. La Tessa,
- M. Laurenza,
- A. Lauria,
- A. Lauria,
- E. L Torres,
- E. L Torres,
- M. Marafini,
- M. Marafini,
- M. Massa,
- C. Massimi,
- C. Massimi,
- I. Mattei,
- A. Meneghetti,
- A. Mengarelli,
- R. Mirabelli,
- R. Mirabelli,
- A. Moggi,
- M.C. Montesi,
- M.C. Montesi,
- M.C. Morone,
- M.C. Morone,
- M. Morrocchi,
- M. Morrocchi,
- S. Muraro,
- F. Murtas,
- F. Murtas,
- A. Muscato,
- A. Pastore,
- N. Pastrone,
- V. Patera,
- V. Patera,
- F. Pennazio,
- F. Peverini,
- F. Peverini,
- P. Placidi,
- P. Placidi,
- M. Pullia,
- L. Ramello,
- L. Ramello,
- C. Reidel,
- R. Ridolfi,
- R. Ridolfi,
- V. Rosso,
- V. Rosso,
- C. Sanelli,
- G. Sartorelli,
- G. Sartorelli,
- O. Sato,
- S. Savazzi,
- L. Scavarda,
- L. Scavarda,
- A. Schiavi,
- A. Schiavi,
- C. Schuy,
- E. Scifoni,
- A. Sciubba,
- A. Sciubba,
- A. Sécher,
- M. Selvi,
- L. Servoli,
- G. Silvestre,
- G. Silvestre,
- M. Sitta,
- M. Sitta,
- R. Spighi,
- E. Spiriti,
- G. Sportelli,
- G. Sportelli,
- A. Stahl,
- S. Tomassini,
- F. Tommasino,
- F. Tommasino,
- V. Tioukov,
- G. Traini,
- A. Trigilio,
- A. Trigilio,
- S.M. Valle,
- M. Vanstalle,
- U. Weber,
- R. Zarrella,
- R. Zarrella,
- A. Zoccoli,
- A. Zoccoli,
- M. Villa
Affiliations
- M. Toppi
- Department of Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI), University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- M. Toppi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- A. Sarti
- Department of Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI), University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- A. Sarti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- A. Alexandrov
- Department of Physics E. Pancini, University of Napoli, Napoli, Italy
- A. Alexandrov
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- B. Alpat
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- G. Ambrosi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- S. Argirò
- Department of Physics, University of Torino, Torino, Italy
- S. Argirò
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- R. A Diaz
- CEADEN, Centro de Aplicaciones Tecnologicas y Desarrollo Nuclear, Havana, Cuba
- M. Barbanera
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- N. Bartosik
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- G. Battistoni
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Milano, Milano, Italy
- N. Belcari
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- N. Belcari
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- S. Biondi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- S. Biondi
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- M. G. Bisogni
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- M. G. Bisogni
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- M. Bon
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- M. Bon
- 5Department of Physics, University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- G. Bruni
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- P. Carra
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- P. Carra
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- F. Cavanna
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- P. Cerello
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- E. Ciarrocchi
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- E. Ciarrocchi
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- A. Clozza
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- A. Clozza
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- S. Colombi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- G. De Lellis
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- G. De Lellis
- Department of Physics E. Pancini, University of Napoli, Napoli, Italy
- A. De Gregorio
- 5Department of Physics, University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- A. De Gregorio
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- A. Del Guerra
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- A. Del Guerra
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- M. De Simoni
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- M. De Simoni
- 5Department of Physics, University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- A. Di Crescenzo
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- A. Di Crescenzo
- Department of Physics E. Pancini, University of Napoli, Napoli, Italy
- B. Di Ruzza
- 6Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (TIFPA-INFN), Trento, Italy
- M. Donetti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- M. Donetti
- 7Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), Pavia, Italy
- Y. Dong
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Milano, Milano, Italy
- M. Durante
- 8Biophysics Department, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany
- M. Durante
- 9Technische Universität Darmstadt Institut für Festkörperphysik, Darmstadt, Germany
- V. Ferrero
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- E. Fiandrini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- E. Fiandrini
- 0Department of Physics and Geology, University of Perugia, Perugia, Italy
- C. Finck
- 1Universitä de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7871, Strasbourg, France
- E. Fiorina
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- M. Fischetti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- M. Fischetti
- Department of Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI), University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- M. Francesconi
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- M. Francesconi
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- M. Franchini
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- M. Franchini
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- G. Franciosini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- G. Franciosini
- 5Department of Physics, University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- G. Galati
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bari, Bari, Italy
- G. Galati
- 3Department of Physics, University of Bari Aldo Moro, Bari, Italy
- L. Galli
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- G. Giraudo
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- R. Hetzel
- 4Physics Institute III B, RWTH Aachen University, Aachen, Germany
- E. Iarocci
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- M. Ionica
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- A. Iuliano
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- A. Iuliano
- Department of Physics E. Pancini, University of Napoli, Napoli, Italy
- K. Kanxheri
- 0Department of Physics and Geology, University of Perugia, Perugia, Italy
- K. Kanxheri
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- A.C. Kraan
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- C. La Tessa
- 6Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (TIFPA-INFN), Trento, Italy
- C. La Tessa
- 5Department of Physics, University of Trento, Trento, Italy
- M. Laurenza
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- A. Lauria
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- A. Lauria
- Department of Physics E. Pancini, University of Napoli, Napoli, Italy
- E. L Torres
- CEADEN, Centro de Aplicaciones Tecnologicas y Desarrollo Nuclear, Havana, Cuba
- E. L Torres
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- M. Marafini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- M. Marafini
- 6Museo Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche Enrico Fermi, Rome, Italy
- M. Massa
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- C. Massimi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- C. Massimi
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- I. Mattei
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Milano, Milano, Italy
- A. Meneghetti
- 7Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), Pavia, Italy
- A. Mengarelli
- 7Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro, Italy
- R. Mirabelli
- 5Department of Physics, University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- R. Mirabelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- A. Moggi
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- M.C. Montesi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- M.C. Montesi
- 8Department of Chemical Sciences, University of Napoli, Napoli, Italy
- M.C. Morone
- 9Department of Physics, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy
- M.C. Morone
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma Tor Vergata, Rome, Italy
- M. Morrocchi
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- M. Morrocchi
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- S. Muraro
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Milano, Milano, Italy
- F. Murtas
- 1Department of Medical Physics, IRCSS Regina Elena National Cancer Institute, Rome, Italy
- F. Murtas
- 2Specialization School in Medical Physics, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy
- A. Muscato
- 3Scuola post-laurea in Fisica Medica, Dipartimento di Scienze e Biotecnologie Medico-Chirurgiche, Sapienza Università di Roma, Roma, Italy
- A. Pastore
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bari, Bari, Italy
- N. Pastrone
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- V. Patera
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- V. Patera
- Department of Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI), University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- F. Pennazio
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- F. Peverini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- F. Peverini
- 0Department of Physics and Geology, University of Perugia, Perugia, Italy
- P. Placidi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- P. Placidi
- 4Department of Engineering, University of Perugia, Perugia, Italy
- M. Pullia
- 7Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), Pavia, Italy
- L. Ramello
- 5Dipartimento per lo Sviluppo Sostenibile e la Transizione Ecologica, University of Piemonte Orientale, Vercelli, Italy
- L. Ramello
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- C. Reidel
- 8Biophysics Department, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany
- R. Ridolfi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- R. Ridolfi
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- V. Rosso
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- V. Rosso
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- C. Sanelli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- G. Sartorelli
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- G. Sartorelli
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- O. Sato
- 6Department of Physics, Nagoya University, Nagoya, Japan
- S. Savazzi
- 7Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (CNAO), Pavia, Italy
- L. Scavarda
- Department of Physics, University of Torino, Torino, Italy
- L. Scavarda
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- A. Schiavi
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- A. Schiavi
- Department of Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI), University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- C. Schuy
- 8Biophysics Department, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany
- E. Scifoni
- 6Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (TIFPA-INFN), Trento, Italy
- A. Sciubba
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- A. Sciubba
- Department of Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria (SBAI), University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- A. Sécher
- 1Universitä de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7871, Strasbourg, France
- M. Selvi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- L. Servoli
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- G. Silvestre
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Perugia, Perugia, Italy
- G. Silvestre
- 0Department of Physics and Geology, University of Perugia, Perugia, Italy
- M. Sitta
- 5Dipartimento per lo Sviluppo Sostenibile e la Transizione Ecologica, University of Piemonte Orientale, Vercelli, Italy
- M. Sitta
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Torino, Torino, Italy
- R. Spighi
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- E. Spiriti
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- G. Sportelli
- 1Department of Physics, University of Pisa, Pisa, Italy
- G. Sportelli
- 2Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Pisa, Pisa, Italy
- A. Stahl
- 4Physics Institute III B, RWTH Aachen University, Aachen, Germany
- S. Tomassini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati, Italy
- F. Tommasino
- 6Trento Institute for Fundamental Physics and Applications, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (TIFPA-INFN), Trento, Italy
- F. Tommasino
- 5Department of Physics, University of Trento, Trento, Italy
- V. Tioukov
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Napoli, Torino, Italy
- G. Traini
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- A. Trigilio
- 5Department of Physics, University of Rome La Sapienza, Rome, Italy
- A. Trigilio
- Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Roma 1, Rome, Italy
- S.M. Valle
- 0Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Milano, Milano, Italy
- M. Vanstalle
- 1Universitä de Strasbourg, CNRS, IPHC UMR 7871, Strasbourg, France
- U. Weber
- 8Biophysics Department, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Darmstadt, Germany
- R. Zarrella
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- R. Zarrella
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- A. Zoccoli
- 3Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Section of Bologna, Bologna, Italy
- A. Zoccoli
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- M. Villa
- 4Department of Physics and Astronomy, University of Bologna, Bologna, Italy
- DOI
- https://doi.org/10.3389/fphy.2022.979229
- Journal volume & issue
-
Vol. 10
Abstract
The study of nuclear fragmentation plays a central role in many important applications: from the study of Particle Therapy (PT) up to radiation protection for space (RPS) missions and the design of shielding for nuclear reactors. The FragmentatiOn Of Target (FOOT) collaboration aims to study the nuclear reactions that describe the interactions with matter of different light ions (like H1, He4, C12, O16) of interest for such applications, performing double differential fragmentation cross section measurements in the energy range of interest for PT and RPS. In this manuscript, we present the analysis of the data collected in the interactions of an oxygen ion beam of 400 MeV/u with a graphite target using a partial FOOT setup, at the GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research facility in Darmstadt. During the data taking the magnets, the silicon trackers and the calorimeter foreseen in the final FOOT setup were not yet available, and hence precise measurements of the fragments kinetic energy, momentum and mass were not possible. However, using the FOOT scintillator detectors for the time of flight (TOF) and energy loss (ΔE) measurements together with a drift chamber, used as beam monitor, it was possible to measure the elemental fragmentation cross sections. The reduced detector set-up and the limited available statistics allowed anyway to obtain relevant results, providing statistically significant measurements of cross sections eagerly needed for PT and RPS applications. Whenever possible the obtained results have been compared with existing measurements helping in discriminating between conflicting results in the literature and demonstrating at the same time the proper functioning of the FOOT ΔE-TOF system. Finally, the obtained fragmentation cross sections are compared to the Monte Carlo predictions obtained with the FLUKA software.
Keywords