Rubens Lichtenthaler Filho.

Utilização do feixe de 8Li do RIBRAS para fazer espectroscopia beta-RNM, Mais detalhes em projetos do pesquisador.

Núcleos fora do vale de estabilidade apresentam, em alguns casos, propriedades bastante diferentes das propriedades do núcleos encontrados ao longo do vale de estabilidade. As energias de ligação dos núcleos estáveis são da ordem de 7-8 MeV enquanto que núcleos fora da linha de estabilidade podem ter energias de ligação abaixo de 1 MeV e em alguns casos da ordem de centenas de keV. Isso faz com que núcleos exóticos tais como 6He, 11Li, 11Be, 8B e outros se dissociem facilmente em colisões com alvos estáveis. Núcleos exóticos leves se dissociam em aglomerados de partículas (clusters), normalmente envolvendo uma partícula alfa, ou um núcleo mais estável, e um ou mais nucleons. Essa estrutura de cluster dá origem a mecanismos de reação direta muito mais intensos do que os encontrados na colisão de núcleos estáveis como o breakup e reações de transferência, com secções de choque comparáveis à fusão nuclear. Muitos destes processos podem ter implicações no processo de fusão nuclear, com consequências na astrofísica nuclear e na síntese dos elementos em explosões de supernovas. O sistema RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil) instalado no Instituto de Física da USP de São Paulo, é o único equipamento no Brasil e na América Latina, capaz de produzir feixes secundários de núcleos fora da linha de estabilidade. Desde sua instalação em 2004, tem sido produzidos feixes de núcleos exóticos leves como o 8Li, 6He, 8B, 7Be e outros. O sistema RIBRAS consiste em dois solenoides supercondutores que selecionam e focalizam o feixe secundário produzido pela colisão do feixe primário do acelerador Pelletron da USP com alvos estáveis.O estudo de reações diretas e fusão nuclear envolvendo projéteis exóticos é um tema de fronteira na física nuclear de baixas energias. Neste projeto propomos a medida de espalhamento e reações nucleares envolvendo projéteis exóticos. Estas medidas deverão fornecer novas informações sobre o mecanismo de reação e fusão nuclear em sistema exóticos.

Núcleos fora do vale de estabilidade apresentam, em alguns casos, propriedades bastante diferentes das propriedades do núcleos encontrados ao longo do vale de estabilidade. As energias de ligação dos núcleos estáveis são da ordem de 7-8 MeV enquanto que núcleos fora da linha de estabilidade podem ter energias de ligação abaixo de 1 MeV e em alguns casos da ordem de centenas de keV. Isso faz com que núcleos exóticos tais como 6He, 11Li, 11Be, 8B e outros se dissociem facilmente em colisões com alvos estáveis. Núcleos exóticos leves se dissociam em aglomerados de partículas (clusters), normalmente envolvendo uma partícula alfa, ou um núcleo mais estável, e um ou mais nucleons. Essa estrutura de cluster dá origem a mecanismos de reação direta muito mais intensos do que os encontrados na colisão de núcleos estáveis como o breakup e reações de transferência, com secções de choque comparáveis à fusão nuclear. Muitos destes processos podem ter implicações no processo de fusão nuclear, com consequências na astrofísica nuclear e na síntese dos elementos em explosões de supernovas. O sistema RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil) instalado no Instituto de Física da USP de São Paulo, é o único equipamento no Brasil e na América Latina, capaz de produzir feixes secundários de núcleos fora da linha de estabilidade. Desde sua instalação em 2004, tem sido produzidos feixes de núcleos exóticos leves como o 8Li, 6He, 8B, 7Be e outros. O sistema RIBRAS consiste em dois solenoides supercondutores que selecionam e focalizam o feixe secundário produzido pela colisão do feixe primário do acelerador Pelletron da USP com alvos estáveis.O estudo de reações diretas e fusão nuclear envolvendo projéteis exóticos é um tema de fronteira na física nuclear de baixas energias. Neste projeto propomos a medida de espalhamento e reações nucleares envolvendo projéteis exóticos. Estas medidas deverão fornecer novas informações sobre o mecanismo de reação e fusão nuclear em sistema exóticos.

Estudos envolvendo núcleos leves fora da linha de estabilidade são um campo de pesquisa de grande interesse pois engloba desde novos fenômenos como o halo nuclear, estruturas de aglomerados (cluster), novos números mágicos, até implicações em problemas fundamentais da astrofísica nuclear como a síntese dos elementos pesados. No sistema RIBRAS produzimos feixes secundários de núcleos leves tais como 6He, 7Be, 8Li, 8B, 10Be, 12B e outros. Desde 2004 temos realizado experiências envolvendo a colisão vários destes núcleos em alvos, leves, médios e pesados. Neste período, foi desenvolvido um longo programa de medidas de espalhamento elástico, reações de dissociação (breakup) e transferência de neutrons no RIBRAS. Um passo além está sendo dado no sentido de se medir outros canais de reação como fusão nuclear e espalhamento inelástico que são muito importantes para uma compreensão dos aspectos de estrutura e reações envolvendo projéteis exóticos leves. Atualmente o RIBRAS é um sistema multi-usuário que conta com a colaboração de mais de 20 pesquisadores da USP-SP, UFF-RJ, UNIFESP além de colaboradores internacionais. O presente projeto consiste no fornecimento de helio líquido para manutenção do RIBRAS no período 2019/2020 e na extensão do aparato experimental para medidas de outros canais de reação como fusão e espalhamento inelástico, utilizando um novo sistema de detecção partícula-gama em coincidência que está em fase de montagem.

A energia de ligação dividida pelo número de massa atômica para núcleos "normais", fortemente ligados, é cerca de 7,5 MeV/nucleon. As energias necessárias para romper os núcleos chamados de fracamente ligados estão bem abaixo desse valor. Devido a essa propriedade, as reações envolvendo núcleos fracamente ligados são muito mais complexas e interessantes: o canal de quebra no contínuo afeta todos os demais canais de reação e fornece informações suplementares sobre as propriedades desses sistemas. Outro aspecto desses núcleos é que muitos são estruturados em cluster, o que até agora constitui um desafio experimental e teórico em física nuclear. O objetivo deste projeto é o estudo de reações nucleares utilizando projéteis estruturados em clusters, fracamente ligados, tanto radioativos como estáveis. Este assunto de pesquisa é comum a vários pesquisadores que trabalham em física nuclear fundamental no Laboratório Aberto de Física Nuclear (LAFN) do IFUSP, que conta o Acelerador Pelletron Tandem 8MV e o sistema Radioactive Ion Beams in Brasil (RIBRAS). O sistema RIBRAS em operação desde 2004, e fornece feixes de íons radioativos leves produzidos por reações de transferência, como 6He, 8Li, 7Be, 10Be, 12B, and 8B, que são separados e focalizados por dois solenóides supercondutores. Propomos realizar experimentos onde a estrutura do cluster é claramente manifestada e será observada de forma exclusiva por meio da detecção em coincidência de dois clusters carregados emergindo da quebra, ou coincidência entre clusters carregados e raios ³ emitidos, para observar clusters excitados, um aspecto que tem muito interesse teórico. Já temos alguns telescópios de silício de grande área, com detectores pixelados, e modernos detectores de raios ³ cintiladores (tipo LYSO) com fotomultiplicadoras de silício (SiPM). Porém, visando realizar medidas experimentais em coincidência temporal (que normalmente apresentam baixas taxas de contagem) com boa estatística, precisamos aumentar a eficiência geométrica do nosso sistema de detecção, utilizando um número maior de detectores acoplados a módulos eletrônicos modernos.

A Física Nuclear se caracteriza como um importante campo de pesquisa, que propicia informações fundamentais no entendimento da natureza, com grande relevância
para o conhecimento e compreensão do mundo em que vivemos. Esta ciência tem como objetivo a investigação da origem, evolução, estrutura, mecanismos de reação
e fases da matéria nuclear de interação forte. Questões fundamentais em aberto levaram a Física Nuclear a ampliar seus horizontes e hoje seu alcance se estende
desde as partículas mais fundamentais, como os quarks e glúons, até a dinâmica da transição de fase associada ao Big-Bang do universo. Essa abrangência da física
nuclear resulta em uma grande variedade de aplicações interdisciplinares.
O INCT-FNA conta com mais de 120 pesquisadores atuando em diferentes áreas, tanto teóricas quanto experimentais, básicas, aplicadas, tecnológicas e de inovação.
Este INCT tem como objetivo a coordenação e apoio a estes pesquisadores, estimulando a interação entre as áreas e entre grupos teóricos e experimentais, criando
uma rede de cooperação científica interinstitucional, visando não somente apoiar atividades de pesquisa na fronteira do conhecimento, mas também, como
consequência destas pesquisas, contribuir para a solução de problemas nacionais e atuar em áreas estratégicas para o país. Daremos apoio financeiro a novos
laboratórios e contribuiremos para a expansão e consolidação de laboratórios já existentes, por meio da organização de visitas científicas e outros tipos de
intercâmbio, sempre envolvendo pesquisadores e alunos de pós-graduação, e dando especial atenção a grupos emergentes situados longe dos grandes centros.
Daremos apoio à melhoria de cursos de pós-graduação já existentes, mas com limitações, e à criação de outros cursos. A divulgação da ciência nuclear ao grande
público também é um objetivo importante do INCT-FNA.

Projeto de auxílio fapesp para financiar o funcionamento do sistema RIBRAS, no IFUSP. Serão realizados experimentos de produção de núcleos exóticos e reações nucleares envolvendo estes núcleos.
Projeto FAPESP 2013/22100-7.
A Física com núcleos fora da linha de estabilidade consiste na fronteira da física nuclear de baixas energias. Apesar de ser uma área que surgiu na década de 1980, há ainda um grande numero de problemas em aberto, especialmente na região de baixas energias onde o presente projeto se enquadra. Relativamente pouca pesquisa experimental com feixes exóticos foi feita nesta região de energias, já que a maioria da facilidades no mundo produzem feixes secundários em energias mais altas. O presente projeto, incluí projetos pesquisa de vários grupos de pesquisa de São Paulo e de outras universidades como a UFF, que propõe experimentos originais no RIBRAS. O RIBRAS, é no momento, a única facilidade na America Latina capaz de produzir feixes de núcleos fora da linha de estabilidade e permitir a realização de experimentos nesta área de fronteira.
Com a entrada em operação dos 2 solenoides e uma maior pureza do feixe secundário estamos entrando em uma nova fase no RIBRAS, em que pretendemos medir canais de reação além do espalhamento elástico. Muita informação pode ser obtida a partir do espalhamento elástico, entretanto é necessário dar um passo além e desenvolver tecnicas experimentais para identificar outros canais de reação, especialmente o canal de fusão, que é o canal mais importante em termos de secção de choque depois do espalhamento elástico. A fusão com projeteis tipo halo tem interesse em vários aspectos fundamentais da física nuclear, em aéras correlatas como a astrofísica nuclear e áreas aplicadas como na produção de energia. Além disso, a fusão envolvendo projéteis ricos em neutrons é um processo ainda não totalmente compreendido e que pode ter consequencias em questões de extrema importância como na síntese de elementos super-pesados. 
No caso de reações envolvendo núcleos estáveis é mais ou menos bem estabelecido que há o fechamento de canais de reação na medida em que a energia se aproxima da barreira coulombiana. Já com projéteis exóticos verificou-se que canais de reação diretos ainda são importantes, mesmo em energias abaixo da barreira. A identificação de canais de reação diretos, e sua separação de processos via núcleo composto entretanto é difícil pois alguns produtos de reação são os mesmos em muitos casos. Por isso são necessárias medidas em coincidência de partículas caregadas, neutrons e gamas produzidos na reações. 

Do ponto de vista experimental e de instrumentação várias inovações estão previstas no presente projeto no sentido de permitir a seleção e identificação de canais de reação.
Metas

a) A instalação da nova câmara de espalhamento com o novo sistema de pratos giratórios e detectores strip e o novo sistema de aquisição VME e TDC que permitirão medidas em coincidências. Esta instalação está em fase adiantada.

b) Desenvolvimento de tecnicas de detecção que permitam medidas de canais de fusão e breakup. Isso envolve vários aspectos, desde a detecção de gamas em coincidência com partículas, tecnicas off-line para medidas do decaimento de resíduos de evaporação, e medidas com o detector de neutrons. Os itens d, e e f descrevem estes 3 aspectos.

d) Uma nova câmara para medidas em coincidência partícula-gama (gama cave)
(ver projeto 2013/10607-0 aprovado na FAPESP) que são também importantes na identificação de fusão e do decaimento do núcleo composto. Há vários desafios no que se refere à instalação desta câmara. Primeiramente, as foto-multiplicadoras utilizadas em detectores gama são sensíveis ao campo magnético residual dos solenoides, e não funcionam em regiões em torno dos solenoides aonde este campo é alto.

Colaboração Internacional FAPESP/Universidade de Edinburgo, Escócia para o desenvolvimento de pesquisa utilizando feixes leves de núcleos exóticos produzidos no Sistema RIBRAS (Radioactive Ion Beams in Brasil) do IFUSP. O grupo da Universidade de Edinburgo liderado pelo Prof. Philip Woods desenvolve sistemas de detectores de silício de grande área e multiplicidade que serão de grande valia para o desenvolvimento do sistema de detcção do RIBRAS, abrindo a possibilidade de medidas mais seletivas. Como o RIBRAS é um sistema que produz feixes em baixas energias, esta pesquisa poderá ter aplicação em algumas áreas da astrofísica nuclear.

Produzimos feixes de núcleos fora da linha de estabilidade como o 8Li, 6He , 7Be e outros. Estudamos aspropriedades destes núcleos ebm como a força nuclear em sistemas exóticos. Aplicações em Astrofísica Nuclear.

Produzimos feixes de núcleos exóticos no sistema RIBRAS no Instituto de Física da USP e realiz\amos estudos da colisão de núcleos como o 6He, 8Li e outros em vários alvos.
Projeto de Auxílio FAPESP 2008/09341-7

Estudo de núcleos exóticos com feixes de íons fora da linha de estabilidade.

Projeto Temático FAPESP
Instalação do sistema RIBRAS no Laboratório Pelletron para produção de feixes secundários de núcleos exóticos.

Compra de um sistema de duplo solenoide supercondutor para a produção de feixes secundários de núcleos fora da linha de estabilidade