Nel corso del secondo Central European Symposium on Radiation Oncology (CESORO), che si è appena concluso a Cracovia, il centro nazionale TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications) dell’INFN, e il IFJ-PAN, l’Istituto di Fisica Nucleare dell’Accademia Polacca delle Scienze, hanno raggiunto un accordo per costruire insieme la zona bersagli (il luogo, cioè, dove vengono posizionati e movimentati i campioni da irraggiare) nei due centri di protonterapia, di Trento e di Cracovia. Questo porterà a una notevole riduzione dei costi e, inoltre, permetterà di condurre nei due centri ricerche nelle stesse condizioni sperimentali. Il centro di protonterapia dell’APSS (Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari) di Trento e quello di Cracovia hanno, infatti, infrastrutture quasi identiche, utilizzano entrambi il ciclotrone Proteus della ditta belga IBA, sono dotati di due sale cliniche con gantry (le teste rotanti da cui esce il fascio per irraggiare da diverse angolazioni) e una sala sperimentale. La sala sperimentale di Cracovia è già attiva, grazie all’impegno dell’IFJ-PAN, mentre il TIFPA sta attualmente coordinando piani di lavoro analoghi per portare in funzione la sala sperimentale del centro trentino.
"È un accordo importante per creare una rete di ricerca in protonterapia in Europa - sottolinea Marco Durante, direttore del TIFPA. “Oggi ci sono già dieci centri  attivi in Europa, e molti altri sono in costruzione in Inghilterra, Olanda e Svezia. A fronte anche di questo moltiplicarsi dei centri è indispensabile fare ricerca in fisica medica e radiobiologia per migliorare la precisione dei trattamenti, introdurre protocolli combinati con chemioterapia o immunoterapia, e applicare le particelle cariche a nuove patologie non oncologiche, per esempio le aritmie cardiache. La adroterapia è una delle applicazioni di maggior successo della fisica nucleare alla medicina, e non è un caso che istituti di fisica nucleare come l’INFN e il IFJ-PAN siano impegnati in questa ricerca. Inoltre, i fasci di particelle cariche di alta energia sono utili per esperimenti di fisica nucleare, ed è molto importante che i centri di Trento e Cracovia abbiano previsto ampie sale sperimentali completamente dedicate alla ricerca", conclude Durante.
Sulla base dell’accordo appena stipulato, i due istituti progetteranno porta-campioni completamente automatizzati, dotati di controllo remoto per l’esposizione di campioni biologici e dispositivi elettronici a fasci di protoni di alta energia. Entrambi i centri sono anche interessati alla produzione, utilizzando un bersaglio di litio, di neutroni quasi-monoenergetici di alta energia. Il TIFPA e il IFJ-PAN sfrutteranno i progetti congiunti di ricerca scientifica e tecnologica per finanziare questi progetti nell’ambito della collaborazione bilaterale Italia-Polonia. (a.v.)

COMUNICATO STAMPA. È appena stata completata l’installazione del nuovo acceleratore di particelle, un ciclotrone P70, ai Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Il ciclotrone, che pesa 180 tonnellate, è stato sollevato dalle gru sopra il tetto di un edificio di quattro piani, e quindi calato nel sottosuolo, all’interno di una caverna altamente tecnologica, appositamente allestita per ospitarlo.
I nuclei esotici prodotti dall’acceleratore saranno utilizzati per creare nuovi radiofarmaci per l’impiego in medicina e, al tempo stesso, il loro studio ci permetterà di indagare i processi che portano alla formazione dei nuclei pesanti, come quelli che vengono sintetizzati nell’esplosione delle supernovae, ampliando così le conoscenze sul nostro universo.
“Il ciclotrone di cui si sono dotati i Laboratori di Legnaro – spiega Giovanni Fiorentini, direttore dei LNL – è una macchina in cui ogni secondo dieci milioni di miliardi di protoni sono accelerati fino a settanta milioni di Volt, e costituisce la prima parte di SPES, un progetto che servirà per curare l’uomo e studiare l’universo”, conclude Fiorentini.
“SPES rappresenta un importante esempio di come le tecnologie d’avanguardia, che noi fisici sviluppiamo e utilizziamo per le nostre ricerche di base, abbiano molto spesso anche un forte impatto sulla società”, sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN. “Questo progetto, su cui l’INFN ha deciso di investire, con un finanziamento complessivo di circa 50 milioni di euro, prevede infatti che il ciclotrone sia dotato di varie linee di fascio, alcune dedicate ai nostri studi di astrofisica nucleare, altre invece impiegate per scopi applicativi: già dal 2016, saremo in grado di generare isotopi necessari alla produzione di radiofarmaci, indispensabili, per esempio, nella diagnosi e nella terapia oncologica”, conclude Ferroni.
L’acceleratore è stato costruito dall’azienda canadese BEST, in stretta collaborazione con l’INFN, e la stessa azienda ha anche manifestato l’interesse alla commercializzazione dei radioisotopi prodotti ai Laboratori di Legnaro. La nuova macchina, infatti, permetterà di produrre in quantità raidioisotopi, come lo Stronzio 82,  di interesse eccezionale per la medicina nucleare e disponibile solo in pochissimi centri al mondo. Questa produzione aprirà inoltre la strada a ricerche su radiofarmaci di tipo innovativo, in collaborazione con i più importanti centri nazionali ed esteri.

Fotografie e video delle operazioni di installazione del ciclotrone

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COMUNICATO STAMPA. CMS e LHCb, due dei quattro imponenti rivelatori del Large Hadron Collider (LHC), il superacceleratore del CERN di Ginevra, cui l’Italia collabora con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), sono riusciti a individuare un rarissimo decadimento del mesone B_s, con una significatività statistica di oltre sei deviazioni standard: fuori dal gergo scientifico, questo significa che sono proprio sicuri di averlo osservato. Il processo era già stato misurato in passato, sia da CMS sia da LHCb, ma con una minore significatività statistica: adesso, grazie a un’analisi combinata dei loro dati, le due collaborazioni sono riuscite a superare, appunto, la soglia delle sei deviazioni standard e a poter affermare con certezza l’osservazione del raro decadimento. I risultati di questo lavoro sono pubblicati oggi sulla prestigiosa rivista internazionale Nature.

Questione di metodo
Grazie all’analisi combinata dei dati (prodotti nelle collisioni tra protoni nel 2011 all’energia di 7 TeV e nel 2012 a 8 TeV), CMS e LHCb hanno studiato il decadimento del mesone B_s (composto di un antiquark beauty e di un quark strange) in una coppia muone e antimuone, come se fossero un unico esperimento, trattando in maniera rigorosa le correlazioni e le incertezze sistematiche. L’ipotesi che l’osservazione del decadimento sia dovuta a una erronea valutazione dei processi di fondo è, così, inferiore a circa 1 su un miliardo. Inoltre, CMS e LHCb hanno le prime indicazioni, anche se con precisione minore, di un altro decadimento simile: quello del mesone B_d (in cui al posto del quark strange c’è un quark down) in due muoni. Per ogni miliardo di B_s e ogni 10 miliardi di B_d prodotti a LHC, solo qualcuno decade in una coppia di muoni.
“Grazie all’eccellente funzionamento di LHC e alla sensibilità dei nostri esperimenti, è stato finalmente possibile osservare questo processo, raro e determinante”, spiega Flavio Archilli, giovane ricercatore al CERN, fra i curatori della combinazione dei risultati. “Questa accurata combinazione delle misure dei due esperimenti permette di escludere un ampio numero di nuove teorie fisiche che prevedevano un valore superiore a quello del Modello Standard”, conclude Archilli.

Nuovi limiti per la Supersimmetria
I fenomeni osservati si sono dimostrati eventi rarissimi, tanto rari quanto previsto dal Modello Standard, la teoria che oggi descrive nel modo più efficace le particelle elementari e le interazioni tra loro. Se esistessero, invece, altre particelle oltre a quelle contemplate dalla nostra attuale teoria, come ad esempio le particelle supersimmetriche, questi decadimenti potrebbero essere, per così dire, facilitati: ci aspetteremmo cioè che più mesoni B decadessero in coppie di muoni. Il fatto che queste osservazioni siano in buon accordo con il Modello Standard da un lato ci dice che esso si conferma una teoria solida ed efficace, dall’altro, ponendo nuovi e più stringenti limiti su modelli di fisica oltre il Modello Standard, ci costringe ad allargare i nostri orizzonti della ricerca. In particolare, le nuove misure ci raccontano qualcosa sulla vasta classe di estensioni del Modello Standard che prevede l’esistenza di particelle supersimmetriche, suggerendo che il valore delle masse di queste ultime siano maggiori di quanto finora ipotizzato.
“Il risultato ottenuto è molto importante, e conferma ancora una volta le predizioni
del Modello Standard” commenta Fabrizio Palla, ricercatore della Sezione INFN di Pisa e responsabile italiano dell'analisi pubblicata. “Adesso, che LHC è ripartito e tra qualche settimana inizierà a lavorare al doppio dell’energia precedente, l'obiettivo si sposta nel migliorare la misura del decadimento, grazie ai nuovi dati che collezioneremo, con la speranza di poter testare ulteriormente le teorie che predicono estensioni del Modello Standard”.
Combinare i dati di due esperimenti molto diversi sia per obiettivi scientifici sia per apparati sperimentali, come lo sono CMS e LHCb, è un lavoro complesso perché implica una condivisione di metodi, strumenti e modelli. La pubblicazione di questi risultati quindi non rappresenta solamente una conquista scientifica ma anche un successo di metodo e di collaborazione.

Per approfondimenti
Il fascino dell’impossibile di Barbara Sciascia su Asimmetrie 15 Estremi

L'articolo su Nature

Il sito di CMS

Il sito di LHCb

Una nuova risorsa nelle mani della comunità di astronomi, astrofisici e fisici delle astroparticelle europei. È stato lanciato oggi il progetto ASTERICS (ASTronomy Esfri and Research Infrastructure CluSter). Finanziato con 15 milioni di euro, permetterà ai ricercatori del Vecchio Continente di analizzare e condividere dati e immagini provenienti dai numerosi osservatori e infrastrutture, come KM3NET, un rivelatore sottomarino per lo studio dei neutrini. Il progetto, guidato dal Netherlands Institute for Radio Astronomy ASTRON, è un consorzio di 22 partner, in cui l’Italia partecipa con l’INFN e l’Istituto nazionale di Astrifisica (INAF). “Continua e si arricchisce l’esperienza dell’INFN nelle tecniche di analisi, nei settori dell’innovazione tecnologica del calcolo parallelo e distribuito, e nella gestione delle infrastrutture”, afferma Cristiano Bozza, responsabile INFN del progetto . “L’INFN contribuisce, in particolare, alla gestione e analisi dei dati, per realizzare una efficiente condivisione delle informazioni tra le comunità degli astrofisici e dei fisici delle particelle”, conclude Bozza. Questo finanziamento aiuterà gli osservatori esistenti e la futura generazione di telescopi per neutrini, ottici e radio a lavorare insieme, in rete, per trovare soluzioni comuni alla grande sfida rappresentata dai Big Data. Grazie all’International Virtual Observatory Alliance, il progetto ASTERICS consentirà, inoltre, di aprire le porte degli osservatori europei, non solo agli scienziati di altri continenti, ma anche ai non addetti ai lavori. Cittadini comuni che si trasformano in scienziati, contribuendo all’analisi dell’enorme mole d’informazioni prodotte dagli esperimenti scientifici, per esempio al CERN con LHC, un fenomeno sempre più diffuso, e noto come citizen science.

Comunicato Stampa. È stato presentato oggi alla Sapienza Università di Roma, SESAME (Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East), un progetto scientifico internazionale per la costruzione, ad Allan, nei pressi di Amman, in Giordania, di una infrastruttura di ricerca basata su una sorgente di luce di sincrotrone di terza generazione, la prima del Medio Oriente. La comunità di utenti, composta da oltre 300 scienziati della regione, si sta preparando per i primi studi nel nuovo laboratorio, che è in procinto di lanciare il suo programma di ricerca: SESAME inizierà, infatti, le sue attività nel 2016. Si tratta di un supermicroscopio per applicazioni in vari campi, che costituirà un centro internazionale di eccellenza per la ricerca e la tecnologia avanzata, in grado di attrarre scienziati provenienti da settori molto diversi: dall’archeologia alla biologia, dalla chimica alla fisica, alla medicina.
Il progetto SESAME ha avuto origine a metà degli anni ’90 del secolo scorso per promuovere non solo la ricerca di eccellenza, ma anche la cooperazione scientifica. Oggi, sotto l’egida dell’UNESCO e con il supporto della comunità mondiale, SESAME rappresenta un brillante esempio di impegno globale, che vede lavorare insieme stati che non si erano mai seduti allo stesso tavolo per un progetto scientifico: Autorità Nazionale Palestinese, Bahrain, Cipro, Egitto, Iran, Israele, Giordania, Pakistan e Turchia. Inoltre, vi collaborano Italia, Francia, Spagna, Brasile, Cina, Germania, Grecia, Giappone, Kuwait, Russia, Svezia, Svizzera, Stati Uniti e Gran Bretagna. L’Italia vi partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sapienza Università di Roma e Città della Scienza.

“SESAME ha l’ambizione di essere per il Medio Oriente quello che il CERN è stato per l’Europa, - sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN - una macchina di eccellenza al servizio di molte discipline scientifiche, che frantumi le barriere politiche e aiuti i ricercatori a trovare una ragione per far crescere la conoscenza e la qualità della ricerca in un’area così complessa. “L’INFN è orgoglioso di poter contribuire alla costruzione dell’acceleratore, grazie ai finanziamenti concessi in modo lungimirante dal Ministero dell’Istruzione dell’Università e della Ricerca (MIUR)”, conclude Ferroni.

“La Sapienza è orgogliosa di ospitare un evento che coniuga l'interesse per la ricerca scientifica d'eccellenza, con l'attenzione per il dialogo interculturale e la collaborazione fra scienziati e scienziate dell'intera regione”, commenta Vincenzo Nesi, preside della Facoltà di Scienze.

"Per l'Italia è motivo di particolare soddisfazione partecipare al progetto SESAME come osservatore, - commenta l'Ambasciatore Andrea Meloni, direttore generale del Ministero degli Affari Esteri e Cooperazione Internazionale (MAECI) - fornendo un contributo in risorse e persone. I nostri osservatori sono gli addetti scientifici delle Ambasciate del Cairo e di Tel Aviv ". "Il progetto è e deve rimanere un progetto scientifico e, se avrà successo come progetto scientifico, vorrà dire che sarà riuscito nella difficile impresa di far lavorare assieme persone che ora vivono in un'area di conflitto". "Il Ministero sostiene l'internazionalizzazione della ricerca italiana, e in questo la fisica gioca un grande ruolo perché i fisici italiani sono riconosciuti in tutto il mondo per la loro eccellenza e la loro tradizione", conclude Meloni.

SESAME sarà anche uno stimolo e un’occasione per l’industria locale e avrà un importante impatto sul territorio. Inoltre, è stato sviluppato un solido e intenso programma di formazione, che prevede scuole, meeting, borse di studio, e che ha già consentito di sviluppare le capacità scientifiche e tecniche necessarie alla costruzione e all’utilizzo della nuova macchina.

APPROFONDIMENTI

Come viene prodotta la luce di sincrotrone
Se elettroni, accelerati a una velocità prossima a quella della luce, circolano in un anello seguendo una traiettoria circolare, emettono radiazione elettromagnetica, chiamata luce di sincrotrone. La luce di sincrotrone, che copre un intervallo estesissimo di lunghezze d'onda, dall'infrarosso ai raggi X, è convogliata in diverse linee di luce (beamlines) che, selezionandone l'energia, permettono di realizzare esperimenti su materiali vari, da atomi isolati a organismi viventi, allo scopo di comprendere la struttura e la funzione dei componenti della materia.

A che cosa serve la luce di sincrotrone
Le linee di luce di SESAME permettono, per esempio, di studiare la struttura delle proteine a livello atomico, fornendo linee guida per lo sviluppo di nuovi farmaci: queste ricerche hanno portato a quattro premi Nobel dal 1997. Saranno utilizzate per lo sviluppo di applicazioni in scienze dei materiali e in scienze ambientali su scala micrometrica, come nella progettazione di nuovi materiali e nella produzione di catalizzatori dalle prestazioni migliori, che possono trovare impiego, per esempio, nell’industria petrolchimica. Inoltre, consentirà l'identificazione, in modo non invasivo, della composizione chimica di fossili e di preziosi dipinti. Una prospettiva promettente, poi, è quella dell'imaging in tempo reale delle cellule viventi.

La storia
L’importanza di un laboratorio internazionale con una sorgente di luce di sincrotrone in Medio Oriente è stata riconosciuta più di 25 anni fa da eminenti scienziati, come il premio Nobel pakistano Abdus Salam. Questa necessità è stata sottolineata anche dal CERN e dal MESC (Cooperazione Scientifica del Medio Oriente) guidato da Sergio Fubini. Gli sforzi del MESC per promuovere non solo la cooperazione regionale nel campo della scienza, ma anche la solidarietà e la pace, sono iniziati nel 1995 con l’organizzazione a Dahab (Egitto) di una riunione, durante la quale il ministro egiziano dell’Istruzione Superiore, Venice Gouda, ed Eliezer Rabinovici (MESC e Hebrew University, Israele) hanno preso una posizione ufficiale a sostegno della cooperazione arabo-israeliana.
Nel 1997, Herman Winick (SLAC National Accelerator Laboratory, USA) e Gustav-Adolf Voss (Deutsches Elektronen Synchrotron, Germania) ha suggerito la costruzione di una fonte di luce di sincrotrone in Medio Oriente, utilizzando componenti della struttura BESSY, che sarebbe stata presto dismessa a Berlino. Questa brillante proposta fu gettata sul fertile terreno di una progettualità perseguita nel corso di workshop organizzati in Italia (1997) e in Svezia (1998) dal MESC e da Tord Ekelof (MESC e Università di Uppsala, Svezia). Su richiesta di Sergio Fubini e Herwig Schopper (ex direttore generale del CERN), il governo tedesco ha quindi deciso di donare i componenti per il progetto SESAME, a condizione che lo smantellamento e il trasporto (finanziati poi dall’UNESCO) fossero a carico di SESAME. Il progetto è stato quindi portato a conoscenza di Federico Mayor, allora Direttore Generale dell’UNESCO, che ha convocato un incontro presso la sede dell’Organizzazione, a Parigi, nel giugno del 1999, con delegati del Medio Oriente e di altre regioni. L’esito dell’incontro è stato l’avvio del progetto e l'istituzione di un Consiglio Internazionale ad interim sotto la presidenza di Herwig Schopper. La Giordania è stata scelta per ospitare il centro, in competizione con altri cinque Paesi della regione. Lo stato giordano ha fornito il terreno, così come i fondi per la costruzione dell’edificio. Nel maggio 2002, il Consiglio Esecutivo dell’UNESCO ha approvato all’unanimità l’istituzione del centro sotto l’egida dell’UNESCO, che è anche l’istituzione depositaria degli statuti di SESAME. È stato in seguito costituito il Consiglio permanente, che ha ratificato lo statuto del centro ed eletto presidente e vicepresidenti. La cerimonia inaugurale si è svolta nel gennaio del 2003, e i lavori di costruzione sono iniziati nell’agosto successivo. Nel novembre 2008, il primo presidente del Consiglio (Herwig Schopper) si è dimesso e il suo posto è stato preso da Chris Llewellyn Smith (ex direttore generale CERN, Università di Oxford, Regno Unito).
Oggi SESAME è una realtà in grado non solo di favorire lo sviluppo scientifico ed economico del territorio ma anche di promuovere legami più stretti tra popoli con diverse tradizioni, sistemi politici e culture.

 Il sito di Sesame