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   Responsabile: Pietro Bartolini
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Radiazioni e Radioprotezione

Studio del nucleo atomico

Il nucleo atomico venne scoperto nel 1911 da E. Rutherford; esso rappresenta il tassello fondamentale della materia, quello che ne determina, tra l'altro, il peso. Composto da neutroni e protoni, il nucleo atomico e' un sistema estremamente complesso, le cui proprieta', sono ampiamente utilizzate per applicazioni nella medicina (radioterapia e diagnostica nella medicina nucleare), nella conservazione dei beni culturali e nella piu' nota produzione dell'energia nucleare. Pertanto, la conoscenza (ad oggi tutt'altro che completa) della struttura del nucleo atomico e delle interazioni dei suoi costituenti (nucleoni) sono di notevole importanza non solo per il progresso della fisica nucleare (e sub nucleare) ma anche per le sue applicazioni.
In questo ambito, l'Istituto Superiore di Sanita' ha una rilevante tradizione: nel 1935 il gruppo di Enrico Fermi inizio' una collaborazione con l'allora gruppo del radio dell'Istituto. Lo stesso Fermi partecipo' attivamente alla progettazione di un acceleratore di particelle (del tipo Cockcroft e Walton) poi realizzato ed installato presso l'Istituto, il primo in Italia.
Esso fu utilizzato sia per la ricerca fondamentale che applicata. La ricerca di base sul nucleo atomico e' continuata nell'ambito della pluridecennale collaborazione con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e con diversi gruppi internazionali. Oggi, i membri del reparto di Fisica e Tecnologie Nucleari per la Salute sono impegnati in esperimenti, rivolti allo studio della struttura del nucleo atomico e dei suoi costituenti, per mezzo della diffusione di fasci di particelle (elettroni o fotoni) prodotti presso gli acceleratori di DESY (Amburgo / Germania), ESRF (Grenoble / Francia) e Jefferson Lab (Newport News / Virginia).
Ai laboratori di DESY e' attivo da piu' di 10 anni l'esperimento HERMES, di riferimento nello studio della struttura di spin del nucleone. Per questo vengono rivelati i prodotti della diffusione, su bersagli gassosi (polarizzati fino al 2005), del fascio polarizzato di elettroni (o positroni) da 27 GeV dell'anello di accumulazione HERA. Il gruppo italiano ha realizzato in collaborazione con membri del Petersburg Nuclear Physics Institute, le camere proporzionali a fili per il tracciamento delle particelle cariche originate nelle reazioni investigate. Il gruppo della Sanita' e' stato inoltre promotore del progetto e della realizzazione di un innovativo rivelatore Ring Imaging Cherenkov (RICH) a due radiatori (aerogel e gas), utilizzato per l'identificazione delle particelle cariche.
Nell'anello di acculumazione di Grenoble e' in corso l'esperimento GrAAL, nel quale un fascio di fotoni polarizzati e' utilizzato per lo studio delle variabili di polarizzazione nelle reazioni fotonucleari nonche' misure di sezioni d'urto estremamente piccole. Il fascio di fotoni, realizzato dal gruppo italiano nell'ambito di una collaborazione internazionale, e' ottenuto attraverso la diffusione Compton di luce laser sul fascio primario di elettroni da 6.04 GeV dell'ESRF.
Le particelle prodotte nelle fotoreazioni sono rivelate dall'apparato LAGRANGE, composto, tra l'altro, da un calorimetro a largo angolo basato su scintillatori BGO. Infine al Jefferson Lab, il gruppo della Sanita' sta conducendo esperimenti di fisica nucleare, principalmente nella sala A dell'acceleratore di elettroni da 4 GeV CEBAF.
Qui il gruppo italiano ha realizzato un rivelatore RICH per l'identificazione di protoni, kaoni e pioni carichi, due dipoli magnetici superconduttori indispensabili per investigare regioni cinematiche a piccoli angoli di diffusione e ha contribuito alla realizzazione dei rivelatori Cherenkov a soglia, anch'essi parte dell'apparato sperimentale della sala.
Queste attivita' sono propedeutiche per l'acquisizione di conoscenze d'avanguardia nel campo dei rivelatori di particelle e nelle tecniche avanzate di analisi dei dati, poi impiegate nella realizzazione di strumentazione innovativa per applicazioni mediche e di monitoraggio ambientale.

Chi siamo
Ricercatori: Evaristo Cisbani, Francesco Ghio

Ricercatori dell'INFN: Mauro Iodice, Guido Maria Urciuoli

Tecnici: Stefano Colilli, Fausto Giuliani, Maurizio Lucentini, Fabio Santavenere


Contatti
Evaristo Cisbani
tel: 06 4990 2847
e-mail: Evaristo Cisbani

Pubblicato il 08-10-2006 in Radiazioni e Radioprotezione , aggiornato al 13-05-2013

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