L’esperimento FOOT (FragmentatiOn Of Target) è un progetto internazionale, con un’importante partecipazione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dedicato allo studio della frammentazione nucleare in due ambiti cruciali: l’adroterapia e la protezione dalle radiazioni nello spazio. L’adroterapia è una tecnica avanzata di radioterapia che utilizza fasci di particelle cariche pesanti (adroni) per colpire con estrema precisione le cellule tumorali. A differenza dei raggi X, tradizionalmente usati per la radioterapia, gli adroni rilasciano la loro energia in modo localizzato, riducendo i danni ai tessuti sani circostanti il bersaglio tumorale e sono più distruttivi dal punto di vista radiobiologico.
Tuttavia, quando i fasci colpiscono il corpo umano, possono verificarsi fenomeni di frammentazione nucleare, in cui gli elementi di cui è composto il paziente o le stesse particelle del fascio si frantumano in particelle secondarie. Questo fenomeno modifica la distribuzione della dose nel paziente e deve essere studiato con grande accuratezza per ottimizzare i trattamenti. FOOT mira a misurare con precisione la sezione d’urto di queste reazioni, migliorando sia i codici per il calcolo dei piani di trattamento utilizzati in clinica, sia permettendo il benchmark dei programmi di simulazione Montecarlo. Oltre all’ interesse per la terapia, i risultati dell’esperimento FOOT sono utili per la radioprotezione degli astronauti nello spazio. Le missioni spaziali di lunga durata, come quelle verso Marte, espongono infatti gli astronauti a elevati livelli di radiazioni cosmiche, composte principalmente da protoni e nuclei pesanti ad alta energia. Quando queste particelle colpiscono i materiali di schermatura delle navicelle spaziali, possono generare frammentazione nucleare, dando origine a particelle secondarie potenzialmente dannose. FOOT fornisce dati essenziali per progettare scudi più efficaci e garantire la sicurezza degli equipaggi spaziali.
L’ esperimento utilizza una combinazione di rivelatori avanzati, tra cui tracciatori al silicio, calorimetri, sistemi di tempo di volo ed emulsioni nucleari per le misure di sezioni d’urto doppio differenziali di frammentazione di ioni nel range energetico di interesse per la terapia e la radioprotezione, cioè tra i 100 ed i 500 MeV/nucleone, in un grande range angolare. Le misure vengono effettuate presso il GSI (Germania) ed il CNAO (Italia). L’esperimento sfrutta tecniche innovative per la ricostruzione della traiettoria e dell’energia delle particelle secondarie, permettendo un’analisi dettagliata delle interazioni nucleari. Grazie ai dati raccolti, FOOT contribuirà a migliorare i protocolli clinici per l’adroterapia e a sviluppare nuove strategie di protezione per le future missioni spaziali, rappresentando un esempio eccellente dell’applicazione della fisica nucleare alla medicina e all’esplorazione spaziale.
Sono disponibili tesi di laurea triennale, magistrale e di dottorato.
Contattare la Prof. MCMorone all’ indirizzo: cristina.morone@roma2.infn.it
Referenze:
Sito web nazionale
FOOT: a new experiment to measure nuclear fragmentation at intermediate energies