
Gruppo V
Attivita’ 2009
Esperimenti in corso:
FACTOR
Resp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini
 SPLASH
Resp. Locale M. Budinich & Resp. Nazionale V. Rocca
 PICASSO
Resp. E. Castelli
 BARBE
Resp. G. Cantatore
 CNL-MUH
Resp. A Vacchi
Nuove proposte
 VBL-Rad
Resp. E Milotti
 XDXL
 NOE 2
Resp. Locale G. Giannini & Resp. Nazionale A. Zanini
Esperimenti sulle dotazioni





Neutra (della Valle), Trideas (Bosisio), Vipix (Lanceri, Bosisio), Casis2
Esperimenti in conclusione

TREDI
Resp. Locale & Resp. Naz. L. Bosisio

VBL
Resp. E Milotti

CASIS-2
Resp. V. Bonvicini

SLIM5
Resp. Locale L. Vitale Resp. Nazionale F. Forti
VBL-Rad
Virtual Biophysics Lab with
Radiation Effects
CdS – 8 luglio 2008
VBL-Rad è un'estensione dei precedenti progetti VIRTUS (Virtual
Tumor Spheroid) e VBL (Virtual Biophysics Lab), che ne
costituiscono le basi di partenza scientifica, e lo scopo di questo
nuovo progetto computazionale è la creazione di un laboratorio
numerico per esperimenti simulati di radiobiologia cellulare.
Caratteristiche del modello sviluppato fino ad ora (in VBL):
• inclusione gerarchica dei processi biologici
• approssimazioni fenomenologiche di molti processi
• utilizzazione di modelli “ragionevoli” in assenza di dati sperimentali
• biomeccanica ridotta al minimo (cellule sferiche)
• software object-oriented sviluppato in C++
• utilizzo di potenti strumenti open software (CGAL, VisIt)
B
40
Cell dens. (10^6 ml^-1)
35
30
25
20
15
10
5
0
0
Il simulatore di VBL contiene una modellizzazione
della rete metabolica, della crescita e della
A
proliferazione
100
200
300
400
500
t (h) crescita di una
Esempio di applicazione:
popolazione di cellule in bioreattore (punti:
dati sperimentali da Mercille et al. Biotech.
Bioeng. 67 (2000) 436; linee: risultati di
singole simulazioni in condizioni analoghe)
C
Sviluppi in corso:
modellizzazione della
biomeccanica cellulare
e dei processi di
diffusione
Gli aspetti principali del nuovo progetto VBL-Rad sono i seguenti:
• inserimento nel programma di simulazione di un modello dei danni al DNA del tipo repairmisrepair;
• inserimento nel programma del circuito biochimico del TNF (Tumor Necrosis Factor);
• come nel caso di VBL, realizzazione di una campagna estesa di simulazione con il simulatore
3D, ma stavolta in presenza di irraggiamento; in questo caso gli obiettivi principali da
confrontare con i dati sperimentali in uno sferoide tumorale sono:
• studio della stocasticità indotta nel ciclo cellulare dai danni al DNA (questo aspetto è
collegato strettamente al modello repair-misrepair che vogliamo implementare);
• distribuzione della necrotizzazione nello sferoide simulato;
• dinamica di ricrescita di uno sferoide sottoposto a irraggiamento (in questo caso
dovremmo poter trovare delle dinamiche di ricrescita simili a quelle osservate
sperimentalmente);
• osservazione delle dinamiche di trasporto di TNF (e possibilmente di altre citochine)
all’interno dello sferoide;
• possibile osservazione in silico dell’effetto bystander.
• studio (e possibile inserimento nel programma) dei meccanismi apoptotici di protezione delle
cellule (circuiti biochimici delle proteine p53 e p21);
• studio (e possibile inserimento nel programma) di altri meccanismi di segnalazione cellulare
associati a citochine diverse dal TNF;
Struttura del programma di simulazione di VBL
Inizializzazione
main loop
metabolismo, crescita e proliferazione
Questo passo include molteplici
processi tra cui l’interazione con la
radiazione
geometria dell’aggregato di cellule
dinamica delle cellule
update dei parametri ambientali
diffusione nell’aggregato di cellule
diffusione facilitata*
avanzamento dei timers
*nella diffusione facilitata il
trasporto di sostanze da una parte
all’altra della membrana cellulare
viene mediato da enzimi con una
dinamica di Michaelis-Menten
Struttura del programma di simulazione di VBL-Rad
Inizializzazione
main loop
metabolismo, crescita e proliferazione
geometria dell’aggregato di cellule
Questo passo include molteplici
processi tra cui l’interazione con la
radiazione. In VBL-Rad verrà incluso
anche un modello repair-misrepair
del DNA e il circuito del TNF.
dinamica delle cellule
update dei parametri ambientali
diffusione nell’aggregato di cellule
Le modifiche principali che
comportano sviluppo modellistico e
costruzione di nuove parti del
simulatore riguardano questi
blocchi logici
diffusione facilitata*
avanzamento dei timers
Questo passo includerà anche la
diffusione del TNF
¿cerchiamo il Cs-137?
Proposta Envirad/Splash 2009
Marco Budinich
Massimo Vascotto
¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009
Perché?
1. Il territorio regionale del Friuli è stato contaminato in maniera
significativa dalla ricaduta radioattiva dovuta all'incidente di
Chernobyl;
2. Cs-137 risulta molto più diffuso, nel territorio, rispetto alle altre
regioni italiane, anche se in modo non omogeneo;
3. Nel tempo il Cs-137 è entrato
nella catena alimentare
(elevata solubilità, affinità
chimica con il K, ecc);
4. Come conseguenza è
possibile trovare Cs-137 su
differenti matrici (terreno,
vegetazione, selvaggina, ecc.).
Fonte immagini: Giovani C., Garavaglia M., Scruzzi E.
“La contaminazione da radiocesio nei macromiceti del Friuli Venezia Giulia dopo l’incidente di
Chernobyl”da: http://digilander.libero.it/cmfudine/articoli/doc/giovani1.pdf]
¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009
Attualità
• Seppure sia un ipotesi non condivisa da tutti, si sta ventilando un
ritorno all’uso del nucleare;
• Il recente “pseudo incidente” a Krsko, ha messo in apprensione la
popolazione.
• Si ritiene pertanto
opportuno sensibilizzare
ed istruire la popolazione,
a cominciare dagli
studenti delle scuole
superiori, sulle
problematiche relative al
rilascio di radionuclidi
artificiali nell’ambiente e
sulle possibili
conseguenze, attraverso
delle misure.
¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009
Cosa/Come?
La presenza del Cs-137, nelle diverse matrici, può essere accertata per
mezzo di una misura in spettrometria gamma.
Campione di terra [Campione prelevato a Vedronza
(Val Resia, Tarvisiano); misura con HPGe da 70.000s.]
Campione di Funghi [Funghi
Galletti Secchi; misura con HPGe da
900s.]
¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009
Completamento attività radon-222
1. Completamento dell’analisi dei dati delle campagne Radon;
2. Inserimento dati nel data base nazionale;
3. Completamento delle misure di interconfronto con ARPA FVG;
4. Eventuale
prosecuzione delle
attività di misura del
Interconfronto con ARPAF-VG 2007
radon (ma con
450
y = 1,1497x
“profilo basso” e cioè
400
R = 0,821
350
su richiesta delle
300
scuola (formazione
250
dei docenti ed
200
150
eventuale intervento
100
presso le scuole;
50
5. Eventuale estensione
0
0
50
100
150
200
250
300
350
delle misure a livello
ARPAF-VG
europeo
Dati relativi all’interconfronto
(predisposizione di un
kit da fornire a
Misure: 30
richiesta).
DIFISTS
2
400
BaRBE (Basso Rate Bassa Energia) - INFN Gruppo V
Obbiettivo: sviluppare sistemi di conteggio del
singolo fotone, nell'intervallo di energia 1-100 eV,
con basso fondo ed eventualmente con capacità
spettroscopiche.
Motivazioni
Breve termine: esplorazione dello spettro di ALPs
solari nella zona di energia 1-100 eV con
l’esperimento CAST del CERN
Medio termine: rivelazione di fotoni da processi rari
(ad esempio rigenerazione dei fotoni e misure di
polarizzazione su QED e WISPs) con sorgenti di
tipo FEL
ALPs - Axion Like Particles
WISPs - Weakly Interacting Sub-eV Particles
Gruppo BaRBE - CdS INFN - Trieste 8/7/2007
Attività prima metà 2008
TL
Realizzato un sistema di
rivelazione
sensibile
nell’intervallo 2-4 eV basato
su un PMT accoppiato via
telescopio + fibra ottica e
switch ottico al magnete di
CAST
lo switch seleziona il fascio
per il 50% del tempo ed il
fondo per l’altro 50%
ottenuto un fondo di 0.35
Hz, pari a quello del solo
PMT
Eseguite
misure
di
tracciamento solare a CAST
per 70000 s
nessuna
differenza
“segnale”-fondo al livello di
0.10 Hz
prima volta che si investiga
lo spettro assionico solare
tra 2 eV e 4 eV
fibra
PMT
switch
BaRBE - Attività previste 2008-2009
Obbiettivo: sviluppo di un sistema di rivelazione di singoli fotoni con fondo
minore di 0.1 Hz o meglio (per ora nel “visibile”)
Linee di attività previste:
APD -> (materiale disponibile) acquisizione di un criostato LN2 e test del
rivelatore
DEPFET -> (contatti in corso con Halbleiterlab-MPI di Monaco) acquisizione
di un prototipo di sensore e realizzazione dell’elettronica di lettura
TES -> (collaborazione con Genova, DESY, CERN) test di prototipo presso
INFN GE e ricerca di soluzione a basso costo per la criogenia
TES
pro’s
• VERY low background
• spectroscopic capability
• sensitive from IR up to tens
of eV’s
con’s
DEPFET
• low background in RNDR
•
•
mode
spectroscopic capability
sensitive from eV up to
keV’s
• cryogenic operation (100 mK) • custom electronics
• small area (100x100 microns2) • small detector area
• difficult to use
cooled APD
• low background if
•
•
afterpulsing accepted
relatively easy
operation
already available
(needs LN2 cryostat)
• small detector area
•
(25x25 microns2)
sensitive only in the
visible
FACTOR
(Resp. naz.: V. Bonvicini)
• Linea di ricerca: Sviluppo di SiPM. Studio di applicazioni dei SiPM alla calorimetria a
lettura multipla in fisica delle alte energie, alla lettura di scintillatori in esperimenti
spaziali;
• Inizio esperimento: 2007
• Durata prevista: 2007 – 2009
• Sezioni partecipanti: TS, UD, ME, Roma1 (dal 2009) ( FACTOR si espande!)
Collaborazione con FBK-irst (Trento)
• Attivita’ svolta (e in svolgimento) nel 2008:
• Caratterizzazione e confronto delle performance di SiPM di diversi produttori
• Caratterizzazione dei parametri dei SiPM in funzione di T
• Studio approfondito dei danni da radiazione (superficiali e di volume) dei SiPM
• Test su fasci di particelle di scintillatori con fibre wls accoppiate a SiPM
• Costruzione di un intero piano di scintillatori per un rivelatore di muoni (“tail
catcher” al FNAL letti da SiPM FBK-irst tramite fibre wls
• Studio strumentale di diversi materiali attivi:
• Radiatori Cherenkov plastici (lucite, plexiglass, quarzo)
• cristalli/vetri ad alta densita’
• scintillatori plastici o liquidi
• Miniworkshop “Trends in Photon Detectors for Particle Physics and Calorimetry”
Trieste, 3-4 giugno 2008, http://www.ts.infn.it/eventi/TPDPPC_2008/
FACTOR
• Attivita’ prevista nel 2009:
• Completamento dei test di radiation damage sui
dispositivi;
• Misure
di
risoluzione
energetica e PDE;
temporale,
risoluzione
• Costruzione e test di un prototipo di modulo
calorimetrico con assorbitore e fibre longitudinali miste
interamente da SiPM circolari FBK-irst;
• Studio e miglioramento del packaging dei dispositivi,
dell’interconnessione con le fibre, realizzazione di PCB
ottimizzati per alloggiare matrici di SiPM ed elettronica
• Run con FBK-irst di un disegno di SiPM circolare (Ø 3
mm) a basso dark-count ottimizzato per calorimetria;
FACTOR (with MICE): Test beam at CERN PS
FBK-irst E5 naked
Both plots refer to results obtained
with a circular SiPM (Ø 1.2 mm) by
FBK-irst operated at ΔV = 2 V.
8 channels of the MICE EMR
calorimeter prototype (extruded
scintillator bars with WLS fibers)
were coupled to SiPMs and tested
in a 2 GeV positron beam at CERN
in May-June 2008.
Pulse-height plot of the SiPM
obtained selecting good events on
the MAPM side
CavityNanoLaser-Muonic Hidrogen
CNL-MUH


Successore dell’esperimento QCL-MUH
(http://www.ts.infn.it/physics/experiments/qcl/)
QCL-MUH ha dimostrato la possibilità di utilizzare laser a
cascata quantica (QCL) come sorgenti per pompare la
transizione iperfina dello stato 1S dell’atomo muonico di
idrogeno.
6788nm
10
8
1
6
V4
W
2
0
0
0,0
0,5
1,0
A
QCL
emission
1,5
2,0
Descrizione del progetto




Obiettivo:
Disegno e realizzazione del sistema ottico di
focalizzazione e di amplificazione della sorgente
tunabile da accoppiare con il bersaglio
Tempo stimato: 2 anni (2009 secondo anno)
Partecipanti:
INFN Trieste (A. Vacchi, Giancarlo Raiteri )
Technische Universität München (P. Lugli, G. Scarpa)
Locations:
Laboratori già attrezzati in collaborazione con TUM
in studio possibilita’ di “rientro” in Italia
Gruppo V
Preventivi 2009
Inv./
Costr.App
NOE 2
SPLASH
6
CNL-MUH 20
PICASSO
-
Cons./
Trasp.
?
6
25
20
Missioni
Interne
?
3
5
5
Missioni
estere
?
10
11
Totale
keuro
~ 15
15
60
36
BARBE
VBL-Rad
FACTOR
15
4
67
5
2
10
8
5
21
33
16
107
282
XDXL
dotz
5
5
7
~6+
Gruppo V
Ricercatori&Servizi 2009
Ricercatori
Full time equivalent
Officina
Meccanica
Laboratorio
Elettronica
4
6
1
5
16 m.u.
2
6
3
5
16 m.u.
Mesi/uomo
NOE 2
CNL-MUH
PICASSO
BARBE
VBL-Rad
SPLASH
FACTOR
XDXL
Dotz
2.6 (4)
1 (2)
4.5 (6)
1.4 (4)
3.5 (4)
1.7 (4)
4.2 (15)
18.9 fte (39)
? (4)
~1 (3)
Mesi/uomo