Imaging gamma con LaBr3 per lo studio della struttura nucleare di nuclei prossimi alla 'drip-line'

La recentissima disponibilità di cristalli di LaBr3 di volume superiore a 1000 cm3 sta significativamente cambiando le modalità di misura della radiazione gamma attraverso l'uso degli scintillatori. Infatti, le proprietà del LaBr3 sono molto prossime a quelle di uno scintillatore ideale. In altre parole il LaBr3 ha una risoluzione energetica del 2.7 % a 661 keV (circa 2-3 volte migliore di quella del NaI) e una risposta temporale tipica degli scintillatori plastici (150 ps). Il gruppo di spettroscopia nucleare dell'università di Milano è da sempre impegnato nello studio della radiazione gamma ad alta energia emessa nei decadimenti di stati collettivi come la Risonanza Gigante. In questo tipo di misure l'elevata velocità della sorgente di radiazione fa in modo che l'energia dei gamma incidenti (pur essendo monocromatica nel sistema del centro di massa) assuma una distribuzione allargata dovuta alle dimensioni non puntiformi del rivelatore. Quest'effetto, che è ovviamente tanto più intenso tanto maggiore è il v/c della sorgente e tanto minore è la distanza rivelatore-sorgente, può deteriorare completamente le prestazioni di un apparato di rivelazione. La possibilità di localizzare il punto di prima interazione del gamma permetterebbe la riduzione/eliminazione di quest'effetto. Nell'ambito di misure con sorgenti a basso v/c l'identificazione del punto di prima interazione della radiazione gamma incidente permetterebbe di avvicinare il rivelatore alla sorgente aumentando cosi di molto l'efficienza di rivelazione. Nell'ambito dell'attività di ricerca e sviluppo sui rivelatori per radiazione gamma del gruppo di Milano, è stata avviata una intensa attività sui cristalli di LaBr3 e sull'elettronica associata. In quest'ambito si ha intenzione di studiare la possibilità di localizzare all'interno di un singolo cristallo di LaBr3 il primo punto di interazione della radiazione gamma incidente. E' già stato dimostrato che l'estrema luminosità del cristallo permette una risoluzione posizionale inferiore al millimetro per cristalli di LaBr3 molto sottili (small animal PET). Non è nota quella ottenibile per i cristalli di spessore superiore a qualche mm, ed è proprio in quest'ambito che si vuole focalizzare l'attività di ricerca di questo progetto. Le tecniche di imaging e l'informazione posizionale verrebbero usate per la riduzione dell'effetto di allargamento Doppler in misure con fasci esotici relativistici nell'ambito dello studio della struttura nucleare dei nuclei lontani dalla valle di stabilità. In aggiunta, come gia accennato precedentemente, le applicazioni per questo tipo di 'imaging' possono avere interesse in vari campi come ad esempio quello medico o quello astrofisico.