Si è aperta lunedì 2 marzo, con una lectio del premio Nobel Carlo Rubbia, che ha proposto un innovativo acceleratore di particelle, il “muon collider”, la XVI° edizione dell’incontro biennale International Workshop on Neutrino Telescopes. La conferenza è organizzata dalla Sezione INFN di Padova, in collaborazione con il Dipartimento di Fisica dell’Università di Padova ed è ospitata a Venezia dall’Istituto Veneto di Scienze Lettere e Arti. Dal 1988, anno in cui Milla Baldo Ceolin l’ha concepita e ne ha lanciato la prima edizione, questa iniziativa scientifica è cresciuta negli anni e oggi rappresenta il più prestigioso evento nel campo della fisica del neutrino, capace di radunare i maggiori esperti a livello mondiale.

L’edizione di quest’anno sarà seguita da più di cento fisici, la maggior parte proveniente dall’estero, e delineerà lo stato dell’arte della fisica dei neutrini, un settore di ricerca molto promettente, dal quale infatti ci aspettiamo importanti progressi nella conoscenza del nostro universo.

Nell’ambito degli argomenti trattati, un ruolo di rilievo verrà riservato, come da tradizione, ai telescopi per neutrini: dall’esperimento IceCube al Polo Sud, che ha per primo rivelato neutrini di altissima energia di origine galattica o extra-galattica, al progetto Km3NeT, una iniziativa europea promossa dall’INFN per un osservatorio sottomarino nel Mar Mediterraneo al largo di Capo Passero, di cui negli scorsi mesi è stata portata a termine con successo l’installazione delle prime strutture a 3500 metri di profondità.

Inoltre, il direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, Stefano Ragazzi, passerà in rassegna i progetti del più grande laboratorio sotterraneo al mondo dedicato alle ricerche di fisica astroparticellare: dai rivelatori di neutrini solari a quelli sui decadimenti “doppio beta” dedicati allo studio di processi rarissimi, alle ricerche di materia oscura. Saranno anche discussi i grandi progetti futuri per lo studio del fenomeno di oscillazione dei neutrini, come Juno (Jiangmen Underground Neutrino Observatory) in Cina, LBNF (Long Baseline Neutrino Facility) negli Stati Uniti e Hyper-Kamiokande in Giappone. Una particolare attenzione è stata dedicata alle iniziative dei giovani fisici: la conferenza ha riservato ampio spazio alla sessione dei poster, con 26 partecipanti, che avranno l’occasione di confrontarsi sulle questioni più attuali con i ricercatori “senior” che partecipano al workshop. L’evento si concluderà venerdì 6, con un ampio sguardo sulle prospettive future di queste ricerche.

Il sito della conferenza (https://agenda.infn.it/conferenceDisplay.py?confId=8620)

COMUNICATO STAMPA. L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) parteciperà con le sue ricerche e i suoi scienziati alla terza edizione di OrvietoScienza, dal titolo Democrito aveva ragione?, che si apre domani venerdì 27 e proseguirà sabato 28 febbraio, al Palazzo del Capitano del Popolo di Orvieto. Sono attesi oltre 400 studenti delle scuole superiori. Nel corso della manifestazione, orientata alla diffusione della cultura scientifica nella scuola, e promossa e realizzata in collaborazione con il Liceo Majorana di Orvieto, si parlerà di fisica delle particelle, fisica nucleare e fisica delle astroparticelle. Ma anche delle ricadute tecnologiche che derivano da queste ricerche e del loro impatto sulla società e sull’economia.

Ad accogliere tutti i partecipanti alla manifestazione sarà, in piazza della Repubblica, l’installazione Meet LHC. 60 anni di Italia al Cern. Un percorso fotografico che approfondisce il contributo, spesso determinante, che gli scienziati italiani e dell’INFN hanno portato alle ricerche e alle conquiste scientifiche del più grande laboratorio al mondo di fisica delle particelle, il CERN di Ginevra.

Il contributo che gli studenti porteranno a OrvietoScienza è frutto della loro esperienza di visita ai Laboratori Nazionali di Frascati e del lavoro fatto assieme ai fisici dell’INFN che curano il sito di divulgazione ScienzaXTutti. Negli scorsi mesi, infatti, i ragazzi hanno realizzato misure con un vero e proprio rivelatore di particelle cosmiche, sperimentando così il lavoro del ricercatore direttamente sul campo.

Gli appuntamenti
Il programma della manifestazione dedicata alla fisica dell’infinitamente piccolo è davvero ricco e prevede tavole rotonde, esposizioni, rappresentazioni teatrali e proiezioni.
I momenti di incontro con gli scienziati si alterneranno ad altri in cui i protagonisti saranno proprio gli studenti delle scuole superiori con i loro progetti e i loro lavori.
Tre le tavole rotonde con gli scienziati dell’INFN e del CERN: si parlerà del potenziamento e della ripartenza ormai imminente dell’acceleratore LHC e di supercalcolo. Si discuterà anche delle applicazioni derivanti dalla fisica di base e impiegate, in particolare, in ambito medico e artistico. E, infine, si getterà uno sguardo verso il futuro, verso quello che ancora non sappiamo.

Al ricordo di Romeo Bassoli, giornalista scientifico di grande levatura per anni a capo dell’Ufficio Comunicazione dell’INFN, sarà dedicato il pomeriggio di sabato. Le migliori parole e immagini in esposizione saranno premiate nei due concorsi banditi in memoria di Bassoli, Uno scatto di scienza (miglior foto) e #dilloagalileo (miglior articolo).

Per il programma clicca qui.

COMUNICATO STAMPA: A poche settimane dalla ripartenza, prevista per l’ultima settimana di marzo, della macchina più grande del mondo, l’acceleratore di particelle LHC del CERN di Ginevra, da domani (incominciando dalla città di Napoli) e fino a fine marzo, circa 2400 studenti delle scuole superiori di tutta Italia potranno conoscere dal vivo come funzionano le ricerche dei fisici dal CERN, grazie all’iniziativa Masterclass, coordinata dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Anche quest’anno il progetto ha ottenuto il finanziamento del Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), essendosi classificato come secondo. I ragazzi si recheranno nelle università italiane, dove verranno accompagnati dai ricercatori in un viaggio nelle proprietà delle particelle ed esploreranno i segreti della grande macchina LHC (Large Hadron Collider), dove nel luglio 2012 è stato scoperto l’ormai celebre bosone di Higgs.

Ogni università organizzerà una giornata di lezioni e seminari sugli argomenti fondamentali della fisica delle particelle, seguite da esercitazioni al computer su uno degli esperimenti dell’acceleratore di particelle LHC (ATLAS, CMS, ALICE o LHCb), dove nel tunnel di 27 km a 100 metri di profondità sotto la campagna fuori Ginevra, le particelle si scontrano quasi alla velocità della luce. I ragazzi potranno usare i veri dati provenienti da LHC, per simulare negli esercizi l’epocale scoperta dell’Higgs, ma anche quella dei bosoni W e Z (proprio quelli che nel 1984 valsero il premio Nobel a Carlo Rubbia) e di alcune particelle dotate di una proprietà di nome “stranezza”, oppure potranno esplorare la vita e le proprietà della particella D0. Alla fine della giornata, proprio come in una vera collaborazione internazionale, gli studenti si collegheranno in una videoconferenza con i coetanei di tutta Europa che hanno svolto gli stessi esercizi in altre università, per discutere insieme i risultati emersi dalle esercitazioni.

L’iniziativa, giunta all’undicesima edizione, fa parte delle Masterclass internazionali organizzate da IPPOG (International Particle Physics Outreach Group). Le Masterclass si svolgono contemporaneamente in 42 diverse nazioni, coinvolgono 210 tra i più prestigiosi enti di ricerca e università d’Europa, degli Stati Uniti, del Cile, dell’Ecuador, della Giamaica e del Messico e più di 10.000 studenti delle scuole superiori. Per l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare sono presenti i Laboratori Nazionali di Frascati e le sezioni di Bologna, Cagliari, Catania, Cosenza, Ferrara, Firenze, Genova, Lecce, Milano, Milano-Bicocca, Napoli, Padova, Pavia, Perugia, Pisa, Roma “La Sapienza”, Roma Tor Vergata, Roma Tre, Torino, Trieste e Udine. (c.p.)

Informazioni sulle Masterclasses:

• Masterclass italiane: http://masterclass.infn.it/

• Masterclass internazionali: http://physicsmasterclasses.org/neu/

• Programma: http://physicsmasterclasses.org/neu/index.php?cat=schedule

Esercizi:

• ATLAS: http://atlas.physicsmasterclasses.org/it/index.htm

• CMS: http://cms.physicsmasterclasses.org/cmsit.html

• ALICE: http://alice.physicsmasterclasses.org/alice-exercise-ita-2013.pdf

• LHCb: http://lhcb-public.web.cern.ch/lhcb-public/en/LHCb-outreach/masterclasses/en/

Per informazioni sulle Masterclass nazionali:

Ufficio Comunicazione INFN, Catia Peduto, catia.peduto@presid.infn.it, tel.: 06 6868162

CALENDARIO MASTERCLASS:

NAPOLI: 26 febbraio, 2 marzo, http://people.na.infn.it/~mastercl/index.html

FIRENZE: 27 febbraio, 16 e 25 marzo, http://masterclass.fi.infn.it/Home.html

ROMA “La Sapienza”: 27 febbraio, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_rome2

BOLOGNA: 5 e 17 marzo, http://www.bo.infn.it/MasterClass/2015/

GENOVA: 6, 9, 16, 18, 25, 30 marzo, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_genoa

ROMA Tre: 6 e 27 marzo, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_rome

PAVIA: 9 e 16 marzo, http://www.pv.infn.it/pages/it/home/masterclass.php

PERUGIA: 10 e 24 marzo, http://www.pg.infn.it/Masterclass2015/MasterclassPG.html

PISA: 12 e 13 marzo, http://www.pi.infn.it/~leone/mc/mc2015/

MILANO: 12 e 25 marzo, https://agenda.infn.it/conferenceDisplay.py?confId=8916

MILANO-BICOCCA: 12 marzo, http://masterclass.mib.infn.it/

UDINE: 12 marzo, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_udine

PADOVA: 12, 16, 19 marzo, http://www.pd.infn.it/masterclasses/2015/

FERRARA: 12 marzo, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_ferrara

CAGLIARI: 17 e 18 marzo, http://www.physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_cagliari

LECCE: 20 e 23 marzo, http://www.physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_lecce&lang=it

FRASCATI: 20 marzo, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_frascati

COSENZA: 25 marzo, http://web.cs.infn.it/en/web/external_community/pmc-2015

TORINO: 26 marzo, http://masterclass.to.infn.it/

TRIESTE: 27 marzo, http://masterclasses.ts.infn.it/masterclass-a-trieste.html

CATANIA: 31 marzo, http://physicsmasterclasses.org/index.php?cat=country&page=it_catania

Riparte a Catania il Centro di Adroterapia e Applicazioni Nucleari Avanzate (CATANA) dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN dove sono ricominciati i trattamenti di adroterapia per la cura dei tumori oculari (melanoma oculare) con fasci di protoni accelerati dal ciclotrone superconduttore. La ripresa segue una pausa di circa un anno che ha consentito di svolgere le operazioni di manutenzione e upgrade. CATANA è stato il primo centro italiano a trattare pazienti con adroterapia ed è l’unico centro per il trattamento del melanoma oculare operativo in Italia, e uno tra i pochissimi in Europa. Dalla sua entrata in funzione sono stati trattati con percentuali di successo vicine al 95%, oltre 360 pazienti provenienti da diverse

COMUNICATO STAMPA

Melanoma oculare: ai Laboratori del Sud dell’INFN ripartono i trattamenti

CATANA, il primo centro italiano di cura dei tumori tramite adroterapia è nuovamente operativo. La riapertura segue una pausa di un anno necessaria per le attività di upgrade e manutenzione 

Riparte a Catania il Centro di Adroterapia e Applicazioni Nucleari Avanzate (CATANA) dei Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN dove sono ricominciati i trattamenti di adroterapia per la cura dei tumori oculari (melanoma oculare) con fasci di protoni accelerati dal ciclotrone superconduttore. I primi nuovi quattro pazienti si sono sottoposti a un ciclo di cura della durata di circa un minuto per quattro giorni. La ripresa segue una pausa di circa un anno che ha consentito di svolgere le operazioni di manutenzione e upgrade, tra cui in particolare la revisione completa del sistema criogenico dell’acceleratore. Il centro di adroterapia dei LNS di Catania, alla cui conduzione partecipa l’Azienda Ospedaliera Policlinico dell'Università degli Studi di Catania con le strutture di radiodiagnostica, radioterapia oncologica e clinica oculistica, è attivo dal 2002. È stato il primo centro italiano a trattare pazienti con adroterapia ed è l’unico centro per il trattamento del melanoma oculare operativo in Italia, e uno tra i pochissimi in Europa. Dalla sua entrata in funzione sono stati trattati con percentuali di successo vicine al 95%, oltre 360 pazienti provenienti da diverse regioni italiane. “Siamo felici di continuare i trattamenti clinici in Sicilia e ci auguriamo che anche in questa regione l’esperienza ultra decennale maturata sia trasferita in una grande realtà clinica, come già previsto nei programmi sanitari nazionali" commenta Giacomo Cuttone, direttore dei Laboratori Nazioali del Sud dell’INFN.

L’adroterapia

L’adroterapia è una terapia oncologica per il trattamento di tumori localizzati sviluppata nell’ambito della fisica degli acceleratori che consente di minimizzare il danno prodotto ai tessuti sani circostanti. Sfruttando i fasci di adroni (protoni o ioni) emessi dall’acceleratore di particelle il tessuto tumorale viene irraggiato in maniera molto più selettiva di quanto ottenibile con gli altri sistemi di radioterapia oggi disponibili. Nelle sedute di radioterapia tradizionale, infatti, le cellule tumorali sono bombardate con un fascio di raggi x che “brucia” le cellule malate ma distrugge anche quelle circostanti. Al contrario, gli adroni sparati dal fascio dell’acceleratore rilasciano la maggior densità di energia direttamente sul bersaglio, proprio lì dove si trova il tumore, risparmiando i tessuti sani che lo circondano.

Il trattamento clinico

L’acceleratore emette un fascio di protoni ad un’energia di 62MeV puntato esattamente sulla sede del tumore. Il paziente è preparato e allineato con precisione millimetrica sul lettino. L’allineamento e i controlli richiedono un quarto d’ora mentre l’irradiamento è completato in due o tre minuti. Come per la radioterapia convenzionale, il paziente deve essere irradiato per 20-30 giorni. Nel caso dei trattamenti di melanoma oculare, quali quelli trattati a Catania ai LNS, il trattamento avviene in quattro sedute effettuate in giorni consecutivi.

Fisica delle particelle: applicazioni per la salute

Le tecnologie e le tecniche sviluppate nella fisica delle particelle sono utilizzate con successo in medicina, sia in diagnostica sia in terapia, e per lo studio di nuovi farmaci. In particolare, la fisica degli acceleratori si è dimostrata cruciale per sviluppare terapie oncologiche (adroterapia) per il trattamento di tumori localizzati contraddistinte da altissima precisione e basso impatto sui tessuti sani. Lo dimostrano in, Italia, lo sviluppo del centro di adroterapia oncologica di Pavia, il CNAO, del centro di adroterapia oculare di Catania, CATANA, ai Laboratori Nazionali del Sud dell'INFN - primo in Italia per la protonterapia - e del più recente centro di protonterapia di Trento. La diagnostica per immagini deve moltissimo alla fisica nucleare, che ha portato allo sviluppo della Tomografia Computerizzata (Tc) alla Tomografia a Emissione di Positroni (PET), prima applicazione pratica dell’uso dell’antimateria, alla Risonanza magnetica Nucleare (RMN). In particolare, oggi i Laboratori Nazionali di Legnaro dell’INFN sono impegnati con la nuova infrastruttura SPES nella produzione di fasci radioattivi per la preparazione di radioisotopi per la diagnostica medica Inoltre l’esperienza maturata per lo sviluppo di algoritmi e software per l’analisi di immagini ha trovato applicazione in programmi di analisi automatica che si stanno studiano per l’impiego in futuri programmai di screening. 

L’esperimento COMPASS al CERN ha ottenuto un importante risultato realizzando una misura chiave dell’interazione forte; lo studio è pubblicato sulla rivista americana Physics Review Letters. L’interazione forte è la forza che lega i quark all’interno dei neutroni e dei protoni e che tiene insieme i protoni e i neutroni all’interno dei nuclei di tutti gli elementi che costituiscono la materia. La combinazione più semplice di quark è il pione costituito da una coppia quark-antiquark ed ipotizzato nel 1935 da Hideki Yukawa come “mediatore” della forza che mantiene legati protoni e neutroni all'interno dei nuclei. L’esperimento COMPASS ha misurato una caratteristica dei pioni chiamata “polarizzabilità”, ovvero il modo in cui queste particelle possono deformarsi sotto l'azione di intensi campi elettromagnetici, caratteristica prevista in modo molto preciso dalla teoria. I risultati delle misure di COMPASS sono in forte accordo con le previsioni teoriche. “L’esperimento COMPASS ha ottenuto una misura che coincide perfettamente con le previsioni teoriche, un risultato molto importante” commenta Andrea Bressan spokesperson dell’esperimento e ricercatore dell’Università e dela sezione INFN di Trieste.

La misura è stata effettuata sparando un fascio di pioni contro un bersaglio di nickel; a causa del campo elettrico dei nuclei di nickel i pioni subiscono una deformazione che li porta a cambiare traiettoria emettendo una particella chiamata fotone. Misurando l’energia dei fotoni e la deflessione dei pioni, in un campione di 63.000 pioni, è stato possibile ottenere una misura della loro polarizzabilità.

Leggi il comunicato stampa del Cern

La Commissione Scientifica di fisica nucleare dell’INFN ha assegnato il Premio Villi per la migliore tesi di dottorato in fisica nucleare discussa nel periodo dal 1° giugno 2013 al 31 maggio 2014. La vincitrice è Caterina Michelagnoli autrice di una tesi su misure di tipo astrofisico eseguite sull’esperimento Agata e realizzata in collaborazione con la sezione e l’Università di Padova e con i Laboratori Nazionali di Legnaro. La cerimonia si è tenuta presso la presidenza dell’istituto. Con il premio Villi l’INFN ricorda la figura di Claudio Villi (1922-1996), fisico illustre che ricoprì a Padova, nel 1961, la prima cattedra italiana di Fisica Nucleare. A Villi si deve l’idea di creare i Laboratori Nazionali di Legnaro e l’attuale modello organizzativo dell’Istituto, che prese forma durante gli anni in cui fu presidente dell’INFN (1970-75).

COMUNICATO STAMPA CONGIUNTO INFN-UNIVERSITA' LA SAPIENZA. È una innovativa tecnica di chirurgia oncologica radioguidata, che utilizza al posto della radiazione gamma, cioè i fotoni oggi comunemente impiegati, la radiazione 
beta-, cioè gli elettroni. Lo studio è presentato in un articolo pubblicato nel numero di gennaio de The Journal of Nuclear Medicine. La pubblicazione presenta i primi risultati della ricerca, che riguardano la sensibilità della tecnica su particolari tipi di tumore, quali meningiomi e gliomi di alto grado: la valutazione è statisticamente positiva per questi casi clinici. Ora i ricercatori sono in attesa delle ultime approvazioni per cominciare dei test preclinici su campioni prelevati durante operazioni chirurgiche di meningiomi. Questa tecnica, sulla quale quale è stato depositato un brevetto PCT, è frutto della collaborazione tra l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’Università La Sapienza, il Centro Fermi, l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT),  l’Istituto Neurologico Carlo Besta e  l’Istituto Europeo di Oncologia (IEO).

La chirurgia radioguidata è una tecnica che mira all’identificazione di residui tumorali per permettere una completa resezione in sede operatoria. Si inietta una sostanza radioattiva (un radiofarmaco) che si lega preferenzialmente alle cellule tumorali. Si attende che il farmaco sia metabolizzato e poi, durante l’operazione per l’asporto del tumore, si usa un dispositivo (sonda) in grado di rivelare la radiazione per verificare tessuti su cui si ha il dubbio se siano tumorali o meno. Alla fine della resezione, sempre durante l’operazione, si può usare la stessa sonda per verificare se siano rimasti residui.

Le tecniche di chirurgia radioguidata adottate oggi fanno tutte uso di radiofarmaci che emettono raggi gamma. Questi ultimi attraversano grossi spessori di materiale e sono pertanto utilizzati comunemente in diagnostica medica (in particolare nella PET e nella scintigrafia), e sono dunque un naturale punto di partenza per questa diagnostica. Il loro potere penetrante però comporta che, se c’è un organo fortemente captante in prossimità del tumore, esso emette un segnale che oscura qualunque segnale proveniente dai residui tumorali. Inoltre, il personale medico viene investito da una significativa dose di radiazione a meno di tenere le attività del radiofarmaco molto basse. Queste limitazioni rendono la chirurgia radioguidata non applicabile a tumori quali quelli cerebrali (vista l’alta captazione del cervello sano), dell’addome (in prossimità di reni, vescica, fegato, per esempio) e pediatrici (dove tutte le dimensioni sono ridotte).

“Per superare queste limitazioni – spiega Riccardo Faccini, professore all’Università La Sapienza associato all’INFN – il nostro gruppo di ricerca propone un cambio di paradigma, cioè utilizzare radiofarmaci che emettano radiazione invece che gamma: gli elettroni infatti hanno una capacità penetrante ridotta rispetto ai fotoni”.
“Il vantaggio di questa innovazione – prosegue Faccini – è che la scarsa penetrazione degli elettroni nei tessuti evita il problema della contaminazione da parte di organi sani captanti, e inoltre limita significativamente la radioattività assorbita dal personale medico”. I radiofarmaci con emissione di radiazione beta non sono mai stati usati nella diagnostica medica proprio perché gli elettroni hanno un bassissimo potere penetrante, meno di un centimetro nel corpo umano, e pertanto la radiazione emessa in condizioni normali non può uscire dal paziente. L’ambiente operatorio però consente di usare anche la radiazione beta-, dal momento che il chirurgo accede direttamente al tessuto che eventualmente emette la radiazione.

Dal punto di vista dell’applicazione di questo principio, la difficoltà principale è individuare i casi clinici in cui è essenziale una resezione completa del tumore e per i quali esista un radiofarmaco opportuno, cioè che emetta elettroni. Con l’ausilio dei medici nucleari, dei neurochirurghi e dei chirurghi addominali, i ricercatori hanno concluso che era opportuno cominciare a sperimentare la tecnica su tumori cerebrali, quali il meningioma e il glioma e sui tumori neuroendocrini, visto che per questi esiste un farmaco, l’Y90-DOTATOC già utilizzato per una particolare forma di radioterapia metabolica.

“Lo studio di questa tecnica – spiega Faccini – si è concentrato finora sullo sviluppo della sonda, sulla simulazione della sensitività della tecnica e sulla valutazione a partire da immagini diagnostiche, della capacità dei tumori e dei tessuti sani limitrofi di captare il radiofarmaco”. “E credo sia importante sottolineare in questa impresa la piena multidisciplinarità: la collaborazione, infatti, vede veramente sullo stesso piano fisici, ingegneri, medici nucleari, oncologi e chirurghi”, conclude Faccini.