ISOLPHARM, a new production method of high specific activity beta-emitting radionuclides as radiopharmaceutical precursors / ISOLPHARM, un nuevo método de producción de radionúclidos emisores beta de actividad específica alta como precursores radiofarmacéuticos

Abstract At INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare- Laboratori Nazionali di Legnaro) SPES (Selective Production of Exotic Species), a new facility for the production of radioactive ion beams is being constructed at INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro). Radioactive ion beams of neutron-rich nuclei with high purity, in the range of mass between 80 and 160 amu, will be produced by nuclear reactions induced by 40 MeV protons from a cyclotron. The goal of the ISOLPHARM project is to provide a feasibility study for an innovative technology for the production of extremely very high specific activity beta emitting radionuclides as radiopharmaceutical precursors. The ISOL method, adopted in the ISOLPHARM project (a branch of the SPES project), gives the possibility of obtaining pure isobaric beams. In this way, no isotopic contaminations will be present in the beam and afterwards in a proper trapping substrate. The ground-breaking idea of the ISOLPHARM method was granted an International patent (INFN).

Resumen En INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro) SPES (Producción selectiva de especies exóticas), se está construyendo una nueva instalación para la producción de haces de iones radiactivos en INFN-LNL (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali di Legnaro). Se producirán haces de iones radiactivos de núcleos ricos en neutrones con alta pureza, en el rango de masa entre 80 y 160 amu, por reacciones nucleares inducidas por protones de 40 MeV de un ciclotrón. El objetivo del proyecto ISOLPHARM es proporcionar un estudio de viabilidad para una tecnología innovadora para la producción de radionúclidos emisores de beta de actividad específica extremadamente alta como precursores radiofarmacéuticos. El método ISOL, adoptado en el proyecto ISOLPHARM (una rama del proyecto SPES), ofrece la posibilidad de obtener haces isobáricos puros. De esta manera, no habrá contaminaciones isotópicas en el haz y luego en un sustrato de atrapamiento adecuado. La idea pionera del método ISOLPHARM recibió una patente internacional (INFN).

The NUMEN project: Heavy-Ion Double Charge Exchange reactions towards 0νββ NME determination / El proyecto NUMEN: reacciones de intercambio de cargas dobles de iones pesados hacia la determinación de 0νββ NME

Abstract NUMEN proposes cross sections measurements of Heavy-Ion double charge exchange reactions as an innovative tool to access the nuclear matrix elements, entering the expression of the life time of Neutrinoless double beta decay (0νββ). A key aspect of the projectis the use at INFN-Laboratori Nazionali del Sud (LNS) of the Superconducting Cyclotron (CS) for the acceleration of the required high resolution and low emittance heavy-ion beams and of MAGNEX large acceptance magnetic spectrometer for the detection of the ejectiles. The experimental measurements of double charge exchange reactions induced by heavy ions present a number of challenging aspects, since such reactions are characterized by very low cross sections. First experimental results give encouraging indication on the capability to access quantitative information towards the determination of the Nuclear Matrix Elements for 0νββ decay.

Resumen NUMEN propone mediciones de secciones eficaces de reacciones de intercambio de carga doble de iones pesados como una herramienta innovadora para acceder a los elementos de la matriz nuclear, entrando en la expresión del tiempo de vida de la desintegración beta doble sin neutrino (0νββ). Un aspecto clave del proyecto es el uso en INFN-Laboratori Nazionali del Sud (LNS) del ciclotrón superconductor (CS) para la aceleración de los haces de iones pesados de alta resolución y baja emitancia requeridos y del espectrómetro magnético de gran aceptación MAGNEX para la detección de los residuos eyectados. Las mediciones experimentales de reacciones de intercambio de carga doble inducidas por iones pesados presentan una serie de aspectos desafiantes, ya que tales reacciones se caracterizan por secciones eficaces muy bajas. Los primeros resultados experimentales dan una indicación alentadora sobre la capacidad de acceder a información cuantitativa para la determinación de los Elementos de la Matriz Nuclear para la descomposición de 0νββ.

The SPES Exotic Beam ISOL Facility: Status of the Project, Technical Challenges, Instrumentation, Scientific Program / La instalación SPES Exotic Beam ISOL: estado del proyecto, desafíos técnicos, instrumentación, programa científico

Summary SPES (Selective Production of Exotic Species) is the INFN project for a Nuclear Physics facility for the production of Radioactive Ion Beams (RIBs). It is in advanced construction in Legnaro, with several technological innovations and challenges foreseen, comprehensive of new achievements and improvements. SPES will provide mostly neutron-rich exotic beams, derived by the fission fragments (up to 1013fiss/s) produced in the interaction of an intense proton beam (200 μA) on a direct UCx target. Several other targets will be developed, in order to provide users a large beam selection. The expected SPES beam intensities, their quality and, finally, their maximum energies (up to 11 MeV/n for A=130) will permit to perform forefront research in nuclear structure and nuclear dynamics, studying a region of the nuclear chart far from stability. This goal will be reached by coordinating the developments on the accelerator complex and those of up-to-date experimental set-ups.

Resumen SPES (Selective Production of Exotic Species) es el proyecto INFN para una instalación de física nuclear para la producción de haces de iones radiactivos (RIB). Está en construcción avanzada en Legnaro, que prevé varias innovaciones tecnológicas y desafíos, con nuevos logros y mejoras. SPES proporcionará principalmente haces exóticos ricos en neutrones, derivados de los fragmentos de fisión (hasta 1013fisiones/s) producidos en la interacción de un intenso haz de protones (200 μA) con un blanco UCx directo. Se utilizarán diversos blancos para proporcionar a los usuarios una gran selección de haces. Las intensidades esperadas del haz SPES, su calidad y, finalmente, sus energías máximas (hasta 11 MeV/n para A=130) permitirán realizar investigaciones de vanguardia en la estructura nuclear y la dinámica nuclear, estudiando una región del mapa nuclear lejos de la estabilidad. Este objetivo se alcanzará coordinando los desarrollos en el complejo del acelerador con las configuraciones experimentales actualizadas.

The EXOTIC project at INFN-LNL / El proyecto EXOTIC en INFN-LNL

Abstract The low-energy light radioactive ion beam in-flight facility EXOTIC and the associated experimental set-up,operational at Legnaro National Laboratories of the National Institute of Nuclear Physics (LNL-INFN, Italy) and designed for nuclear physics and nuclear astrophysics experiments, were described. The outline of the experimental program carried out employing the produced radioactive ion beams was presented and the perspectives of the EXOTIC project were discussed.

Resumen Se describe la instalación EXOTIC de haz de iones radioactivos ligeros de baja energía en vuelo y la configuración experimental asociada, en operación en el Laboratorio Nacional de Legnaro del Instituto Nacional de Física Nuclear (LNL-INFN, Italia) y diseñada para experimentos de física nuclear y astrofísica nuclear. Se presenta el esquema del programa experimental llevado a cabo empleando los haces iónicos radioactivos producidos y se discuten las perspectivas del proyecto EXOTIC.