[论文解读] The MAGNEX spectrometer: results and perspectives

F. Cappuzzello, C. Agodi+2 more|INFM-OAR (INFN Catania)|Jun 21, 2016

Nuclear physics research studies参考文献 154被引用 140

一句话总结

本论文回顾 INFN-LNS 的 MAGNEX 大接受磁谱仪，阐述其在精确动量重建、离子鉴定和传输效率方面的能力，并讨论过去的结果与未来的升级方向，包括 NUMEN 项目。

ABSTRACT

This article discusses the main achievements and future perspectives of the MAGNEX spectrometer at the INFN-LNS laboratory in Catania (Italy). MAGNEX is a large acceptance magnetic spectrometer for the detection of the ions emitted in nuclear collisions below Fermi energy. In the first part of the paper an overview of the MAGNEX features is presented. The successful application to the precise reconstruction of the momentum vector, to the identification of the ion masses and to the determination of the transport efficiency is demonstrated by in-beam tests. In the second part, an overview of the most relevant scientific achievements is given. Results from nuclear elastic and inelastic scattering as well as from transfer and charge exchange reactions in a wide range of masses of the colliding systems and incident energies are shown. The role of MAGNEX in solving old and new puzzles in nuclear structure and direct reaction mechanisms is emphasized. One example is the recently observed signature of the long searched Giant Pairing Vibration. Finally, the new challenging opportunities to use MAGNEX for future experiments are briefly reported. In particular, the use of double charge exchange reactions toward the determination of the nuclear matrix elements entering in the expression of the half-life of neutrinoless double beta decay is discussed. The new NUMEN project of INFN, aiming at these investigations, is introduced. The challenges connected to the major technical upgrade required by the project in order to investigate rare processes under high fluxes of detected heavy ions are outlined.

研究动机与目标

• 评估 MAGNEX 谱仪在费米能量以下的核碰撞中检测离子的性能。
• 展示在精确动量-向量重构、离子鉴定和传输效率方面的能力。
• 总结 MAGNEX 获得的关键核结构与反应机制结果。
• 讨论未来展望与升级，包括在双重电荷转移和无中微子双β衰变研究中的应用。

提出的方法

• 描述 MAGNEX 的特征与实验设置。
• 给出在束内测试，验证动量重构、质量鉴定和传输效率。
• 总结弹性/非弹性散射、转移和电荷交换反应在不同质量和能量范围内的科学结果。
• 强调 MAGNEX 在解决核结构与反应机制中未解问题方面的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 在费米能量以下的重离子碰撞中，MAGNEX 在精确动量重构与离子鉴定方面的能力如何？
• RQ2 在不同反应通道和质量范围内，MAGNEX 的传输效率表现如何？
• RQ3 使用 MAGNEX 数据解决了哪些核结构洞察与反应机制难题？
• RQ4 在 NUMEN 计划下，为高通量、罕见过程实验需要哪些升级与新机会？
• RQ5 双重电荷转移测量如何为无中微子双β衰变相关的核矩阵元提供信息？

主要发现

• MAGNEX 在精确动量-向量重构方面的成功应用。
• 在束内测试中，证明了离子质量的识别与传输效率的确定。
• 在广泛的质量和能量范围内展示了弹性、非弹性、转移与电荷交换反应的结果。
• 强调 MAGNEX 在解决核结构与直接反应机制难题中的作用。
• 概述 NUMEN 项目及高通量、罕见过程实验所需的技术升级。