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; A. Sarti; A. Alexandrov; B. Alpat; G. Ambrosi; S. Argiro; R. A. Diaz; M. Barbanera; N. Bartosik; G. Battistoni; N. Belcari; S. Biondi; M. G. Bisogni; M. Bon; G. Bruni; P. Carra; F. Cavanna; P. Cerello; E. Ciarrocchi; A. Clozza; S. Colombi; G. De Lellis; A. De Gregorio; A. Del Guerra; M. De Simoni; A. Di Crescenzo; B. Di Ruzza; M. Donetti; Y. Dong; M. Durante; Ferrero; E. Fiandrini; C. Finck; E. Fiorina; M. Fischetti; M. Francesconi; M. Franchini; G. Franciosini; G. Galati; L. Galli; G. Giraudo; R. Hetzel; E. Iarocci; M. Ionica; A. Iuliano; K. Kanxheri; A. C. Kraan; C. La Tessa; M. Laurenza; A. Lauria; E. L. Torres; M. Marafini; M. Massa; C. Massimi; Mattei; A. Meneghetti; A. Mengarelli; R. Mirabelli; A. Moggi; M. C. Montesi; M. C. Morone; M. Morrocchi; S. Muraro; F. Murtas; A. Muscato; A. Pastore; N. Pastrone; Patera; F. Pennazio; F. Peverini; P. Placidi; M. Pullia; L. Ramello; C. Reidel; R. Ridolfi; Rosso; C. Sanelli; G. Sartorelli; O. Sato; S. Savazzi; L. Scavarda; A. Schiavi; C. Schuy; E. Scifoni; A. Sciubba; A. Secher; M. Selvi; L. Servoli; G. Silvestre; M. Sitta; R. Spighi; E. Spiriti; G. Sportelli; A. Stahl; S. Tomassini; F. Tommasino; Tioukov; G. Traini; A. Trigilio; S. M. Valle

doi:10.3389/fphy.2022.979229

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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

Journal article

Peer reviewed

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, A. Sarti, A. Alexandrov, B. Alpat, G. Ambrosi, S. Argiro, R. A. Diaz, M. Barbanera, N. Bartosik, G. Battistoni, …

Frontiers in physics, Vol.10, 979229

2022-11-02

DOI: https://doi.org/10.3389/fphy.2022.979229

Appears in Miller School of Medicine - Latest Publications

Abstract

Physical Sciences

Physics

Physics, Multidisciplinary

Science & Technology

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 H-1, He-4, C-12, O-16) 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 (Delta E) 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 Delta E-TOF system. Finally, the obtained fragmentation cross sections are compared to the Monte Carlo predictions obtained with the FLUKA software.

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Title: 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
Creators: M. Toppi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Sarti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Alexandrov - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
B. Alpat - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
G. Ambrosi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
S. Argiro - University of Turin
R. A. Diaz - Centro de Aplicaciones Tecnológicas y Desarrollo Nuclear
M. Barbanera - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
N. Bartosik - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
G. Battistoni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
N. Belcari - University of Pisa
S. Biondi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
M. G. Bisogni - University of Pisa
M. Bon - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
G. Bruni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
P. Carra - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
F. Cavanna - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
P. Cerello - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
E. Ciarrocchi - University of Pisa
A. Clozza - University of Pisa
S. Colombi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
G. De Lellis - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. De Gregorio - Sapienza University of Rome
A. Del Guerra - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
M. De Simoni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Di Crescenzo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
B. Di Ruzza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
M. Donetti - National Center for Oncological Hadrontherapy
Y. Dong - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
M. Durante - Technical University of Darmstadt
Ferrero - Ist Nazl Fis Nucl INFN, Sect Torino, Turin, Italy
E. Fiandrini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
C. Finck - Université de Strasbourg
E. Fiorina - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
M. Fischetti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
M. Francesconi - University of Pisa
M. Franchini - University of Bologna
G. Franciosini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
G. Galati - University of Bari Aldo Moro
L. Galli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
G. Giraudo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
R. Hetzel - RWTH Aachen University
E. Iarocci - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
M. Ionica - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
A. Iuliano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
K. Kanxheri - University of Perugia
A. C. Kraan - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
C. La Tessa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Trento Institute for Fundamental Physics And Applications
M. Laurenza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
A. Lauria - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
E. L. Torres - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
M. Marafini - Centro Ricerche Enrico Fermi
M. Massa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
C. Massimi - University of Bologna
Mattei - Ist Nazl Fis Nucl INFN, Sect Milano, Milan, Italy
A. Meneghetti - National Center for Oncological Hadrontherapy
A. Mengarelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
R. Mirabelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Moggi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa
M. C. Montesi - University of Naples Federico II
M. C. Morone - University of Rome Tor Vergata
M. Morrocchi - University of Pisa
S. Muraro - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
F. Murtas - University of Rome Tor Vergata
A. Muscato - Sapienza University of Rome
A. Pastore - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
N. Pastrone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
Patera - Univ Roma La Sapienza, Dept Sci Base & Appl Ingn SBAI, Rome, Italy
F. Pennazio - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino
F. Peverini - University of Perugia
P. Placidi - University of Perugia
M. Pullia - National Center for Oncological Hadrontherapy
L. Ramello - Università degli Studi del Piemonte Orientale “Amedeo Avogadro”
C. Reidel - GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research
R. Ridolfi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Rosso - University of Pisa
C. Sanelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
G. Sartorelli - University of Bologna
O. Sato - Nagoya University
S. Savazzi - National Center for Oncological Hadrontherapy
L. Scavarda - University of Turin
A. Schiavi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
C. Schuy - GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research
E. Scifoni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Sciubba - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
A. Secher - Université de Strasbourg
M. Selvi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
L. Servoli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia
G. Silvestre - University of Perugia
M. Sitta - Università degli Studi del Piemonte Orientale “Amedeo Avogadro”
R. Spighi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
E. Spiriti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
G. Sportelli - University of Pisa
A. Stahl - RWTH Aachen University
S. Tomassini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
F. Tommasino - University of Trento
Tioukov - Ist Nazl Fis Nucl INFN, Sect Napoli, Turin, Italy
G. Traini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
A. Trigilio - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
S. M. Valle - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Publication Details: Frontiers in physics, Vol.10, 979229
Publisher: Frontiers Media Sa
Number of pages: 16
Academic Unit: Miller School of Medicine; UMMG Dept of Radiation Oncology
Language: English
Resource Type: Journal article
Record Identifier: 991032796167502976