Gruppo V Attivita 2009 Esperimenti in corso: Esperimenti in corso: FACTOR Resp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini FACTOR Resp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini.

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1 Gruppo V Attivita 2009 Esperimenti in corso: Esperimenti in corso: FACTOR Resp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini FACTOR Resp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini SPLASH Resp. Locale M. Budinich & Resp. Nazionale V. Rocca SPLASH Resp. Locale M. Budinich & Resp. Nazionale V. Rocca PICASSO Resp. E. Castelli PICASSO Resp. E. Castelli BARBE Resp. G. Cantatore BARBE Resp. G. Cantatore CNL-MUH Resp. A Vacchi CNL-MUH Resp. A Vacchi Nuove proposte Nuove proposte VBL-Rad Resp. E Milotti VBL-Rad Resp. E Milotti XDXL XDXL NOE 2 Resp. Locale G. Giannini & Resp. Nazionale A. Zanini NOE 2 Resp. Locale G. Giannini & Resp. Nazionale A. Zanini Esperimenti sulle dotazioni Esperimenti sulle dotazioni Neutra (della Valle), Trideas (Bosisio), Vipix (Lanceri, Bosisio), Casis2 Neutra (della Valle), Trideas (Bosisio), Vipix (Lanceri, Bosisio), Casis2 Esperimenti in conclusione Esperimenti in conclusione TREDI Resp. Locale & Resp. Naz. L. Bosisio TREDI Resp. Locale & Resp. Naz. L. Bosisio VBL Resp. E Milotti VBL Resp. E Milotti CASIS-2 Resp. V. Bonvicini CASIS-2 Resp. V. Bonvicini SLIM5 Resp. Locale L. Vitale Resp. Nazionale F. Forti SLIM5 Resp. Locale L. Vitale Resp. Nazionale F. Forti

2 VBL-Rad Virtual 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 inclusione gerarchica dei processi biologici approssimazioni fenomenologiche di molti processi approssimazioni fenomenologiche di molti processi utilizzazione di modelli ragionevoli in assenza di dati sperimentali utilizzazione di modelli ragionevoli in assenza di dati sperimentali biomeccanica ridotta al minimo (cellule sferiche) biomeccanica ridotta al minimo (cellule sferiche) software object-oriented sviluppato in C++ software object-oriented sviluppato in C++ utilizzo di potenti strumenti open software (CGAL, VisIt) utilizzo di potenti strumenti open software (CGAL, VisIt)

4 Il simulatore di VBL contiene una modellizzazione della rete metabolica, della crescita e della proliferazione 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) 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 di simulazione di un modello dei danni al DNA del tipo repair- misrepair; inserimento nel programma del circuito biochimico del TNF (Tumor Necrosis Factor); 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: 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); 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; 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); 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) allinterno dello sferoide; osservazione delle dinamiche di trasporto di TNF (e possibilmente di altre citochine) allinterno dello sferoide; possibile osservazione in silico delleffetto bystander. possibile osservazione in silico delleffetto 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) 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; 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 diffusione nellaggregato di cellule Questo passo include molteplici processi tra cui linterazione con la radiazione diffusione facilitata* metabolismo, crescita e proliferazione geometria dellaggregato di cellule dinamica delle cellule update dei parametri ambientali avanzamento dei timers Inizializzazione main loop *nella diffusione facilitata il trasporto di sostanze da una parte allaltra della membrana cellulare viene mediato da enzimi con una dinamica di Michaelis-Menten

7 Struttura del programma di simulazione di VBL-Rad diffusione nellaggregato di cellule Questo passo include molteplici processi tra cui linterazione con la radiazione. In VBL-Rad verrà incluso anche un modello repair-misrepair del DNA e il circuito del TNF. diffusione facilitata* metabolismo, crescita e proliferazione geometria dellaggregato di cellule dinamica delle cellule update dei parametri ambientali avanzamento dei timers Inizializzazione main loop Le modifiche principali che comportano sviluppo modellistico e costruzione di nuove parti del simulatore riguardano questi blocchi logici Questo passo includerà anche la diffusione del TNF

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

10 Perché? 1. Il territorio regionale del Friuli è stato contaminato in maniera significativa dalla ricaduta radioattiva dovuta all'incidente di Chernobyl; 2. 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 3. Nel tempo il Cs-137 è entrato nella catena alimentare (elevata solubilità, affinità chimica con il K, ecc); 4. 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 lincidente di Chernobylda: http://digilander.libero.it/cmfudine/articoli/doc/giovani1.pdf]http://digilander.libero.it/cmfudine/articoli/doc/giovani1.pdf

11 Attualità Seppure sia un ipotesi non condivisa da tutti, si sta ventilando un ritorno alluso 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 istruire la popolazione, a cominciare dagli studenti delle scuole superiori, sulle problematiche relative al rilascio di radionuclidi artificiali nellambiente e sulle possibili conseguenze, attraverso delle misure.

12 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 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.]

13 Completamento attività radon-222 1. Completamento dellanalisi 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 Dati relativi allinterconfronto Misure:30 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 14 Gruppo BaRBE - CdS INFN - Trieste 8/7/2007 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 lesperimento 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 ALPs - Axion Like Particles WISPs - Weakly Interacting Sub-eV Particles

15 15 Attività prima metà 2008 Realizzato un sistema di rivelazione sensibile nellintervallo 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 laltro 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 PMT switch fibra

16 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 dellelettronica di lettura TES -> (collaborazione con Genova, DESY, CERN) test di prototipo presso INFN GE e ricerca di soluzione a basso costo per la criogenia TESDEPFET cooled APD pros VERY low background VERY low background spectroscopic capability spectroscopic capability sensitive from IR up to tens of eVs sensitive from IR up to tens of eVs low background in RNDR mode low background in RNDR mode spectroscopic capability spectroscopic capability sensitive from eV up to keVs sensitive from eV up to keVs low background if afterpulsing accepted low background if afterpulsing accepted relatively easy operation relatively easy operation already available (needs LN2 cryostat) already available (needs LN2 cryostat) cons cryogenic operation (100 mK) cryogenic operation (100 mK) small area (100x100 microns 2 ) small area (100x100 microns 2 ) difficult to use difficult to use custom electronics custom electronics small detector area small detector area small detector area (25x25 microns 2 ) small detector area (25x25 microns 2 ) sensitive only in the visible sensitive only in the visible

17 FACTOR (Resp. naz.: V. Bonvicini) Linea di ricercaSviluppo di SiPM. Studio di applicazioni dei SiPM alla calorimetria a 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 lettura multipla in fisica delle alte energie, alla lettura di scintillatori in esperimenti spaziali; spaziali; Inizio esperimento: 2007 Inizio esperimento: 2007 Durata prevista: 2007 – 2009 Durata prevista: 2007 – 2009 Sezioni partecipanti: TS, UD, ME, Roma1 (dal 2009) ( FACTOR si espande!) Sezioni partecipanti: TS, UD, ME, Roma1 (dal 2009) ( FACTOR si espande!) Collaborazione con FBK-irst (Trento) Collaborazione con FBK-irst (Trento) Attivita svolta (e in svolgimento) nel 2008: Attivita svolta (e in svolgimento) nel 2008: Caratterizzazione e confronto delle performance di SiPM di diversi produttori Caratterizzazione e confronto delle performance di SiPM di diversi produttori Caratterizzazione dei parametri dei SiPM in funzione di T Caratterizzazione dei parametri dei SiPM in funzione di T Studio approfondito dei danni da radiazione (superficiali e di volume) dei SiPM 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 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 Costruzione di un intero piano di scintillatori per un rivelatore di muoni (tail catcher al FNAL letti da SiPM FBK-irst tramite fibre wls catcher al FNAL letti da SiPM FBK-irst tramite fibre wls Studio strumentale di diversi materiali attivi: Studio strumentale di diversi materiali attivi: Radiatori Cherenkov plastici (lucite, plexiglass, quarzo) Radiatori Cherenkov plastici (lucite, plexiglass, quarzo) cristalli/vetri ad alta densita cristalli/vetri ad alta densita scintillatori plastici o liquidi scintillatori plastici o liquidi Miniworkshop Trends in Photon Detectors for Particle Physics and Calorimetry Miniworkshop Trends in Photon Detectors for Particle Physics and Calorimetry Trieste, 3-4 giugno 2008, http://www.ts.infn.it/eventi/TPDPPC_2008/ Trieste, 3-4 giugno 2008, http://www.ts.infn.it/eventi/TPDPPC_2008/

18 FACTOR Attivita prevista nel 2009: Attivita prevista nel 2009: Completamento dei test di radiation damage sui dispositivi; Completamento dei test di radiation damage sui dispositivi; Misure di risoluzione temporale, risoluzione energetica e PDE; 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; 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, dellinterconnessione con le fibre, realizzazione di PCB ottimizzati per alloggiare matrici di SiPM ed elettronica Studio e miglioramento del packaging dei dispositivi, dellinterconnessione 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; 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 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. FBK-irst E5 naked

20 Successore dellesperimento QCL-MUH (http://www.ts.infn.it/physics/experiments/qcl/) Successore dellesperimento QCL-MUH (http://www.ts.infn.it/physics/experiments/qcl/) (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 dellatomo muonico di idrogeno. QCL-MUH ha dimostrato la possibilità di utilizzare laser a cascata quantica (QCL) come sorgenti per pompare la transizione iperfina dello stato 1S dellatomo muonico di idrogeno. QCL emission CavityNanoLaser-Muonic Hidrogen CNL-MUH

21 Obiettivo: 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) Tempo stimato: 2 anni (2009 secondo anno) Partecipanti: Partecipanti: INFN Trieste (A. Vacchi, Giancarlo Raiteri ) Technische Universität München (P. Lugli, G. Scarpa) Locations: Locations: Laboratori già attrezzati in collaborazione con TUM in studio possibilita di rientro in Italia Descrizione del progetto

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24 Gruppo V Preventivi 2009 Inv./ Costr.App Cons./ Trasp. Missioni Interne Missioni estere Totale keuro NOE 2-???~ 15 SPLASH663-15 CNL-MUH202551060 PICASSO-2051136 BARBE5155833 VBL-Rad542516 FACTOR7671021107 282 XDXL dotz~ 6 +

25 Gruppo V Ricercatori&Servizi 2009 Ricercatori Full time equivalent Officina Meccanica Mesi/uomo Laboratorio Elettronica Mesi/uomo NOE 22.6 (4)42 CNL-MUH1 (2)-- PICASSO4.5 (6)66 BARBE1.4 (4)13 VBL-Rad3.5 (4)-- SPLASH1.7 (4)-- FACTOR4.2 (15)55 18.9 fte (39)16 m.u. XDXL? (4) Dotz~1 (3)