Scienze

Per studiare l'Universo e curare l'uomo

Un nuovo ciclotrone per produrre nuclei esotici: per studiare l'Universo, e per creare nuovi radiofarmaci per la medicina nucleare.

È stata completata l'installazione del nuovo acceleratore di particelle, un ciclotrone P70, ai Laboratori Nazionali di Legnaro (Padova) dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Il ciclotrone, una macchina da 180 tonnellate, è stato calato nel sottosuolo, all'interno di una caverna appositamente allestita.

Il ciclotrone è un acceleratore di particelle che si sviluppa a spirale. Grazie a intensi campi magnetici vengono generati e accelerati fasci di particelle fino a frazioni significative della velocità della luce. Nel caso del ciclotrone di Legnaro la sorgente delle particelle (protoni ed elettroni) è un getto di idrogeno e le velocità al termine del percorso - quando i protoni colpiscono il bersaglio - sono di circa 100.000 km al secondo (quasi il 40% della velocità della luce nel vuoto).

Il ciclotrone viene calato nella "caverna" iper tecnologica appositamente costruita. © LNL/INFN

L'impatto con il target genera nuclei esotici, ossia instabili, dove viene a mancare l'equilibrio delle forze nucleari - il bilanciamento tra protoni e neutroni - che si trova in notevole eccesso o in notevole difetto. I nuclei esotici sono elementi preziosi per la scienza: il loro studio permette di indagare i processi che portano alla formazione dei nuclei pesanti, come quelli sintetizzati nell'esplosione delle supernovae, ampliando così le conoscenze sul nostro universo.

Non solo: sono estremamente preziosi anche per l'impiego in medicina nucleare, perché utilizzati per creare radiofarmaci. Il progetto, sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell'INFN «è un importante esempio di come tecnologie sviluppate per la ricerca di base abbiano spesso un forte impatto sulla società: a Legnaro, dal 2016 saremo in grado di generare isotopi necessari alla produzione di radiofarmaci, indispensabili, per esempio, nella diagnosi e nella terapia oncologica».

Nel locale del ciclotrone. © LNL/INFN

Giovanni Fiorentini, direttore dei Laboratori Nazionali di Legnaro LNL, aggiunge ulteriori dettagli per Focus.it: «Di particolare interesse sono gli isotopi del rame Cu 64 e Cu 67, utili per la diagnosi e la cura delle lesioni prostatiche, e lo Stronzio 82, "padre" del Rubidio 82 utilizzato per studiare il funzionamento del cuore.»

Lo Sr 82 è un radioisotopo disponibile solo da pochissimi altri centri nel mondo, ma non è l'unico elemento di interesse per i laboratori di Legnaro. La produzione di radioisotopi tramite acceleratori di particelle è oggi una strada obbligata, vista la mancanza di reattori nucleari ad hoc, ossia adibiti espressamente a questo scopo.

«È una strada interessante», è il commento di Fiorentini, «perché gli acceleratori non hanno i problemi dei reattori, ma molto difficile perché la potenza disponibile con un acceleratore è molto inferiore a quella di un reattore, e così è inferiore la resa in termini di radioisotopi prodotti.»

Centrali nucleari e radioisotopi:
il caso del Tecnezio 99m (articolo del 2010)

Oltre a quelli già citati, il Tecnezio 99m è un altro isotopo di particolare interesse, e «proprio ai Laboratori Nazionali di Legnaro si stanno svolgendo ricerche per la produzione di Tecnezio metastabile con acceleratori, in collaborazione con le università di Bologna e Ferrara e con l'Ospedale Sant'Orsola, con finanziamenti dell'INFN. Una possibile strada prevede la produzione di Tecnezio mediante un grosso ciclotrone, come quello adesso disponibile a Legnaro, che potrebbe produrre quantità necessarie per una regione come il Veneto. Un'altra via», conclude Fiorentini, «è la produzione diretta negli ospedali dotati di ciclotroni, utilizzando appositi bersagli che verranno sviluppati e riciclati nei nostri laboratori».

Il ciclotrone di Legnaro: due anni di lavoro in due minuti.

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26 maggio 2015 Raymond Zreick
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