Cattura neutronica su u-238: Studio della regione delle risonanze risolte.

Le attuali sezioni d’urto di reazioni indotte da neutroni non sono sufficientemente accurate per essere utilizzate in progetti di ricerca di frontiera. Per soddisfare la richiesta di nuovi dati nucleari è stata recentemente costruita al CERN di Ginevra la facility n_TOF (neutron Time Of Flight). Le caratteristiche che contraddistinguono questa facility sono l’elevato flusso istantaneo di neutroni, l’ampio spettro energetico e l’eccellente risoluzione energetica. In questa tesi viene analizzata la sezione d’urto di cattura neutronica su 238U, fondamentale per la realizzazione dei reattori nucleari di nuova generazione che prevedono la sostituzione del combustibile 235U con 238U, molto più abbondante in natura e che permette di ridurre drasticamente l’accumulo di scorie nucleari. Nonostante le numerose misure già effettuate su questo elemento, ancora non si è raggiunta la precisione necessaria per le tecnologie nucleari emergenti quali i reattori di quarta generazione e gli ADS (Accelerator Drive System). Inoltre la parametrizzazione della sezione d’urto in termini di matrice R, non è così accurata quanto richiesto. In questo lavoro si è dapprima studiata l’assegnazione dello spin delle risonanze riportata in letteratura, elemento fondamentale per la successiva analisi delle risonanze e la parametrizzazione della sezione d’urto della reazione 238U(n, ). Parallelamente a questa attività si è studiata la funzione di risposta dello spettrometro n_TOF, che descrive la risoluzione energetica dei neutroni incidenti e va quindi a modificare la forma delle risonanze. I risultati ottenuti sono quindi stati confrontati con quelli in letteratura per poter essere validati e per poter verificare eventuali migliorie.

Evaluation of Th and U contamination in the CUORE experiment using a delayed coincidence analysis

The discovery of the neutrino mass is a direct evidence of new physics. Several questions arise from this observation, regarding the mechanism originating the neutrino masses and their hierarchy, the violation of lepton number conservation and the generation of the baryon asymmetry. These questions can be addressed by the experimental search for neutrinoless double beta (0\nu\beta\beta) decay, a nuclear decay consisting of two simultaneous beta emissions without the emission of two antineutrinos. 0\nu\beta\beta decay is possible only if neutrinos are identical to antineutrinos, namely if they are Majorana particles. Several experiments are searching for 0\nu\beta\beta decay. Among these, CUORE is employing 130Te embedded in TeO_2 bolometric crystals. It needs to have an accurate understanding of the background contribution in the energy region around the Q-value of 130Te. One of the main contributions is given by particles from the decay chains of contaminating nuclei (232Th, 235-238U) present in the active crystals or in the support structure. This thesis uses the 1 ton yr CUORE data to study these contamination by looking for events belonging to sub-chains of the Th and U decay chains and reconstructing their energy and time difference distributions in a delayed coincidence analysis. These results in combination with studies on the simulated data are then used to evaluate the contaminations. This is the first time this analysis is applied to the CUORE data and this thesis highlights the feasibility of it while providing a starting point for further studies. A part of the obtained results agrees with ones from previous analysis, demonstrating that delayed coincidence searches might improve the understanding of the CUORE experiment background. This kind of delayed coincidence analysis can also be reused in the future once the, CUORE upgrade, CUPID data will be ready to be analyzed, with the aim of improving the sensitivity to the 0\nu\beta\beta decay of 100Mo.