Nell’ambito di questa linea scientifica vengono svolti studi di struttura e dinamica nucleare con collisioni tra ioni pesanti in un range di energie compreso tra pochi MeV/nucleone a qualche centinaio di MeV/nucleone. Alla linea afferiscono le sigle: FORTE, CHIRONE, GAMMA, NUCLEX, NUMEN_GR3 e PRISMA-FIDES.

FORTE si occupa dello studio degli effetti di shell in reazioni tra ioni pesanti, finalizzato alla ricerca di “superheavy” e alla produzione di nuclei ricchi di neutroni nella Terra Incognita, e dei meccanismi di reazione indotti da fasci esotici leggeri forniti dalla facility EXOTIC ai LNL. Le prese dati vengono effettuate, oltre che ai LNL e LNS, anche presso altri laboratori europei.

CHIRONE è un esperimento che parte nel 2021 e raccoglie l’eredità di NEWCHIM. Svolge attività presso i LNS con gli apparti CHIMERA e FARCOS e presso il GSI, dove partecipa alla costruzione del rivelatore NEULAND della collaborazione R3B. La tematica principale riguarda lo studio della dipendenza dall’isospin dei meccanismi di reazione sia nella regione delle energie intermedie ai LNS sia nella regione delle alte energie al GSI. E’ in particolare significativo l’impegno sullo studio della dipendenza dell’energia di simmetria dalla densità nella regione al di sopra della densità normale, per il quale la collaborazione ha presentato proposte di esperimento al GSI (ASY-EOS II) con FARCOS e parte di CHIMERA.

GAMMA è dedicato a studi di struttura nucleare mediante misure di spettroscopia gamma, basate principalmente sull’utilizzo di array di rivelatori HPGe accoppiati a rivelatori complementari e/o spettrometri magnetici, con fasci stabili e radioattivi. L’attività sperimentale si svolge ai LNL, con lo spettrometro gamma GALILEO, a GANIL , dove è attualmente installato lo spettrometro a tracciamento AGATA prima di tornare nel 2021 ai LNL, ed in altri importanti laboratori Europei, tra i quali CERN, JYFL e GSI. In aggiunta si svolgono campagne di misure presso laboratori Internazionali leader per gli studi di struttura nucleare, tra cui RIKEN, MSU, ANL e TRIUMF. Gli esperimenti riguardano studi sulle proprietà di nuclei esotici lontano dalla valle di stabilità, transizioni di forma, simmetrie e modi collettivi. La collaborazione è inoltre impegnata nello sviluppo di strumentazione per esperimenti con i fasci radioattivi (riaccelerati e non) di SPES.

NUCLEX è rivolto allo studio della dinamica delle reazioni tra ioni pesanti a basse energie (competizione tra diversi meccanismi, effetti di clustering) con l’apparato GARFIELD+RCO ai LNL e della dinamica di isospin alle energie di Fermi (caratterizzazione del termine di simmetria dell’equazione di stato della materia nucleare) con INDRA+FAZIA a GANIL. Nell’ambito della collaborazione è stato sviluppato il rivelatore ATS (Active Target for SPES) per studi di struttura nucleare con fasci esotici di bassa intensità che, dopo una prima campagna di misura ai LNS, sarà installato ai LNL per essere utilizzato con i fasci radioattivi di SPES.

NUMEN_GR3 propone l’utilizzo di opportune reazioni nucleari di doppio scambio di carica per la determinazione delle probabilità di transizione nucleare che caratterizzano il processo di doppio decadimento beta senza neutrini. L’esperimento è il caso scientifico trainante del progetto POTLNS (Piano Operativo Nazionale “Ricerca e Innovazione” 2014-2020), partito nel 2019, per il potenziamento delle infrastrutture di ricerca dei LNS. La vasta collaborazione internazionale sta completando l’attività di R&D per l’upgrade di MAGNEX e la costruzione del calorimetro gamma G-NUMEN, proseguendo nella campagna di misure ai LNS nelle attuali condizioni sperimentali e negli sviluppi teorici per la descrizione dei processi di singolo e doppio scambio carica.

PRISMA-FIDES si occupa principalmente dello studio di reazioni binarie (trasferimento di nucleoni sotto barriera, correlazioni nucleone-nucleone, popolazione di nuclei pesanti ricchi di neutroni) con l’uso dello spettrometro magnetico per ioni pesanti PRISMA e reazioni di fusione a bassa energia (S-factor, effetti di hindrance sotto barriera) con il set-up PISOLO, basato su un deflettore elettrostatico. Ambedue gli apparati utilizzano i fasci di alta qualità forniti dal complesso di acceleratori Tandem-ALPI-PIAVE dei LNL. Nel 2021 lo spettrometro gamma AGATA sarà trasferito ai LNL e accoppiato a PRISMA per effettuare una campagna sperimentale con fasci stabili nel 2022.