Gruppo V Attivita’ 2009

1. Gruppo VAttivita’ 2009 • Esperimenti in corso: • FACTOR Resp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini • SPLASHResp. Locale M. Budinich & Resp. Nazionale V. Rocca • PICASSOResp. 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-2Resp. V. Bonvicini • SLIM5 Resp. Locale L. Vitale Resp. Nazionale F. Forti

2. VBL-RadVirtual Biophysics Lab with Radiation Effects CdS – 8 luglio 2008

3. 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)

4. B Esempio di applicazione: crescita di una 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) Il simulatore di VBL contiene una modellizzazione della rete metabolica, della crescita e della proliferazione A C Sviluppi in corso: modellizzazione della biomeccanica cellulare e dei processi di diffusione

5. 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 repair-misrepair; • 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;

6. Struttura del programma di simulazione di VBL Inizializzazione main loop Questo passo include molteplici processi tra cui l’interazione con la radiazione metabolismo, crescita eproliferazione geometria dell’aggregato di cellule dinamica delle cellule update dei parametriambientali diffusione nell’aggregato di cellule *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 diffusione facilitata* avanzamento dei timers

7. Struttura del programma di simulazione di VBL-Rad Inizializzazione main loop 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. metabolismo, crescita e proliferazione geometria dell’aggregato di cellule dinamica delle cellule Le modifiche principali che comportano sviluppo modellistico e costruzione di nuove parti del simulatore riguardano questi blocchi logici update dei parametri ambientali diffusione nell’aggregato di cellule diffusione facilitata* Questo passo includerà anche la diffusione del TNF avanzamento dei timers

9. ¿cerchiamo il Cs-137?Proposta Envirad/Splash 2009 Marco Budinich Massimo Vascotto

10. Perché? • Il territorio regionale del Friuli è stato contaminato in maniera significativa dalla ricaduta radioattiva dovuta all'incidente di Chernobyl; • Cs-137 risulta molto più diffuso, nel territorio, rispetto alle altre regioni italiane, anche se in modo non omogeneo; ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009 • Nel tempo il Cs-137 è entrato nella catena alimentare (elevata solubilità, affinità chimica con il K, ecc); • 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]

11. 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. ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009 • Si ritiene pertanto opportuno sensibilizzare ed istruirela 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.

12. Campione di Funghi[Funghi Galletti Secchi; misura con HPGe da 900s.] Campione di terra[Campione prelevato a Vedronza(Val Resia, Tarvisiano); misura con HPGe da 70.000s.] Cosa/Come? La presenza del Cs-137, nelle diverse matrici, può essere accertata per mezzo di una misura in spettrometria gamma. ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009

13. 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; ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009 4. Eventuale prosecuzione delle attività di misura del radon (ma con “profilo basso” e cioè su richiesta delle scuola (formazione dei docenti ed eventuale intervento presso le scuole; 5. Eventuale estensione delle misure a livello europeo (predisposizione di un kit da fornire a richiesta).

14. 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 14

15. Attività prima metà 2008 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 TL fibra PMT switch 15

16. 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 16

17. 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/

18. FACTOR • Attivita’ prevista nel 2009: • Completamento dei test di radiation damage sui dispositivi; • Misure di risoluzione temporale, risoluzione energetica e PDE; • 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;

19. FACTOR (with MICE): Test beam at CERN PS FBK-irst E5 naked 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 Both plots refer to results obtained with a circular SiPM (Ø 1.2 mm) by FBK-irst operated at ΔV = 2 V.

20. CavityNanoLaser-Muonic HidrogenCNL-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. QCL emission

21. 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

24. Gruppo VPreventivi 2009

25. Gruppo VRicercatori&Servizi 2009