Dal Politecnico di Milano una nuova tecnica di accelerazione di particelle utile anche in medicina

L’approccio frutto di 5 anni di ricerca del progetto Erc H2020 Ensure, consentirà di realizzare acceleratori più compatti e flessibili, con ridotti costi di costruzione e radioprotezione che potrebbero essere utilizzati per la sterilizzazione di strumentazione medicale e la produzione di radioisotopi ad uso medicale, diagnostico e terapeutico

acceleratore particelle

Si è concluso il progetto Erc H2020 Ensure, del Politecnico di Milano che ha portato a una tecnica non convenzionale di accelerazione di particelle che troverà applicazione anche in medicina. L’approccio infatti consentirà di realizzare acceleratori più compatti e flessibili, con ridotti costi di costruzione e radioprotezione che potrebbero essere utilizzati per la sterilizzazione di strumentazione medicale e la produzione di radioisotopi ad uso medicale, diagnostico e terapeutico. Ma anche per  l’esecuzione di analisi non-invasive di materiali di interesse storico/artistico, ad uso industriale o per il monitoraggio ambientale e per radiografie di container in zone di transito come dogane e aeroporti.

Come funziona la tecnica di accelerazione di particelle

La tecnica di accelerazione di particelle funziona irraggiando materiali nanostrutturati dalle proprietà innovative con impulsi laser superintensi e ultrabrevi. Gli autori ne hanno spiegato il funzionamento nell’articolo “Integrated quantitative PIXE analysis and EDX spectroscopy using a laser-driven particle source” pubblicato su Science Advances lo scorso 15 gennaio. L’approccio indagato da Ensure consentirà di realizzare acceleratori più compatti e flessibili, con ridotti costi di costruzione e radioprotezione, per applicazioni in svariati settori, investigate anche in Inter, un secondo progetto di ricerca Erc H2020 collegato ad Ensure.

I risultati del progetto

“La ricerca sul processo di accelerazione che abbiamo investigato, sia dal punto visto teorico sia sperimentale, ha dato esiti positivi” sottolinea Matteo Passoni, professore ordinario in Fisica Teorica della Materia, responsabile del progetto e delle attività di ricerca descritte nell’articolo. “Abbiamo prodotto materiali con proprietà peculiari, come schiume di carbonio nanostrutturato a bassissima densità, che possono rendere più efficiente il processo di accelerazione e abbiamo dimostrato che si possono migliorare i risultati puntando oltre che sul laser, anche sui materiali irraggiati, una direzione tecnologicamente meno onerosa e complessa”.

“Inoltre – conclude Passoni – abbiamo avviato la sperimentazione di alcune importanti applicazioni, con risultati promettenti. Nel corso degli anni una decina di giovani ricercatori italiani ha avuto l’opportunità di lavorare con me al Politecnico e l’attività di ricerca ha portato a collaborazioni importanti con eccellenti realtà industriali, di ricerca e accademiche, in ambito nazionale ed internazionale”.

Le altre applicazioni

Nell’ambito dei beni culturali il nuovo approccio potrebbe determinare la composizione di un quadro grazie all’analisi delle proprietà dei materiali utilizzati per la sua realizzazione. Questo può essere fatto irraggiando l’oggetto di interesse con le particelle accelerate tramite laser superintensi e misurando la radiazione secondaria emessa a seguito dell’irraggiamento. L’articolo su Science Advances ha dimostrato la fattibilità di questo tipo di applicazione.

Il progetto sarà anche importante per la ricerca di base. Oltre ai risultati di ricerca infatti, Ensure ha portato a due nuovi laboratori che ospitano strumentazione scientifica all’avanguardia per la produzione dei materiali non convenzionali necessari per la fabbricazione dei bersagli irraggiati. Come un sistema di deposizione laser pulsata a femtosecondo e un sistema di Magnetron Sputtering innovativo. Strumentazioni in grado di realizzare materiali di interesse scientifico e applicativo in numerosi ambiti.