12C fragmentation on thin targets at 95 MeV/A study for hadrontherapy
Etude de la fragmentation du 12C sur cible mince à 95 MeV/A pour la hadronthérapie
Résumé
The nuclear models need to be improved in order to reach the required accuracy for a reference simulation code for hadrontherapy. In this context, two experiments have been performed by our collaboration on May 2011 and September 2013 at GANIL to study nuclear reactions of 95 MeV/u 12C ions on thin targets of medical interest to measure the double differential fragmentation cross sections of each produced isotope. These experimental data have been compared with Monte-Carlo simulations. Different nuclear models provided by the GEANT4 simulation toolkit have firstly been tested. These simulations revealed discrepancies up to one order of magnitude. The phenomenological model HIPSE has then been used and has shown that the overlapping region of two colliding nuclei needs to be taken into account in order to reproduce the kinematics of the emitted fragments at intermediates energies. Due to the difficulties encountered by these models in the data reproduction, a new model is currently under development : SLIIPIE. This one is a semi-microscopical model, built from a participant-spectator geometrical approach. This model was also compared to the experimental data for 12C+12C reactions at 95 MeV/A giving promising results.
Afin d'améliorer les modèles nucléaires et d'atteindre la précision requise pour un code de simulation de référence en hadronthérapie, deux expériences ont été réalisées par notre collaboration en mai 2011 et en septembre 2013 au GANIL. Leur but est d'étudier les réactions nucléaires à 95 MeV/A du 12C sur les cibles minces d'intérêt médical pour mesurer les sections efficaces doublement différentielles de fragmentation pour chaque isotopes produits. Ces données expérimentales ont été comparées à des simulations Monte-Carlo. Différents modèles nucléaires disponibles dans le logiciel de simulation GEANT4 ont dans un premier temps été testés. Des écarts avec les données expérimentales allant jusqu'à plus d'un ordre de grandeur ont été observés. Le modèle phénoménologique HIPSE a ensuite été utilisé et a démontré que la prise en compte de la zone de recouvrement géométrique des noyaux en collisions doit être prise en compte afin de reproduire la cinématique des fragments créés aux énergies intermédiaires. Devant les difficultés rencontrées par ces modèles pour reproduire les données expérimentales, un nouveau modèle, le modèle a finalement été développé, le modèle SLIIPIE. Il s'agit d'un modèle semi-microscopique, construit sur une approche géométrique participant-spectateur. Les résultats de ce modèle ont été comparés aux données expérimentales pour la réaction 12C+12C à 95 MeV/A et donne des résultats prometteurs.