Gruppo VGruppo VAttivita’ 2009Attivita’ 2009

Esperimenti in corsoEsperimenti in corso:: FACTORFACTOR Resp. Locale & Resp Naz. V. BonviciniResp. Locale & Resp Naz. V. Bonvicini SPLASHSPLASH Resp. Locale M. Budinich & Resp. Nazionale V. RoccaResp. Locale M. Budinich & Resp. Nazionale V. Rocca PICASSOPICASSO Resp. E. CastelliResp. E. Castelli BARBEBARBE Resp. G. CantatoreResp. G. Cantatore CNL-MUHCNL-MUH Resp. A VacchiResp. A Vacchi

Nuove proposteNuove proposte VBL-RadVBL-Rad Resp. E MilottiResp. E Milotti XDXLXDXL NOE 2NOE 2 Resp. Locale G. Giannini & Resp. Nazionale A. ZaniniResp. Locale G. Giannini & Resp. Nazionale A. Zanini

Esperimenti sulle dotazioniEsperimenti sulle dotazioni Neutra Neutra (della Valle),(della Valle), Trideas Trideas (Bosisio),(Bosisio), Vipix Vipix (Lanceri, Bosisio),(Lanceri, Bosisio), Casis2 Casis2

Esperimenti in conclusioneEsperimenti in conclusione TREDITREDI Resp. Locale & Resp. Naz. L. Bosisio Resp. Locale & Resp. Naz. L. Bosisio VBL VBL Resp. E MilottiResp. E Milotti CASIS-2CASIS-2 Resp. V. BonviciniResp. V. Bonvicini SLIM5 SLIM5 Resp. Locale L. Vitale Resp. Nazionale F. FortiResp. Locale L. Vitale Resp. Nazionale F. Forti

VBL-RadVBL-RadVirtual Biophysics Lab with Virtual Biophysics Lab with

Radiation EffectsRadiation EffectsCdS – 8 luglio 2008CdS – 8 luglio 2008

VBL-Rad è un'estensione dei precedenti progetti VIRTUS (Virtual VBL-Rad è un'estensione dei precedenti progetti VIRTUS (Virtual Tumor Spheroid) e VBL (Virtual Biophysics Lab), che ne Tumor Spheroid) e VBL (Virtual Biophysics Lab), che ne costituiscono le basi di partenza scientifica, e lo scopo di questo costituiscono le basi di partenza scientifica, e lo scopo di questo nuovo progetto computazionale è la creazione di un laboratorio nuovo progetto computazionale è la creazione di un laboratorio numerico per esperimenti simulati di radiobiologia cellulare.numerico per esperimenti simulati di radiobiologia cellulare.

Caratteristiche del modello sviluppato fino ad ora (in VBL):Caratteristiche del modello sviluppato fino ad ora (in VBL):

• inclusione gerarchica dei processi biologiciinclusione gerarchica dei processi biologici

• approssimazioni fenomenologiche di molti processiapprossimazioni fenomenologiche di molti processi

• utilizzazione di modelli “ragionevoli” in assenza di dati sperimentaliutilizzazione 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)

Il simulatore di VBL contiene una modellizzazione Il simulatore di VBL contiene una modellizzazione della rete metabolica, della crescita e della della rete metabolica, della crescita e della proliferazioneproliferazione

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 100 200 300 400 500

t (h)Esempio di applicazione: crescita di una Esempio di applicazione: crescita di una popolazione di cellule in bioreattore (punti: popolazione di cellule in bioreattore (punti: dati sperimentali da Mercille et al. Biotech. dati sperimentali da Mercille et al. Biotech. Bioeng. Bioeng. 6767 (2000) 436; linee: risultati di (2000) 436; linee: risultati di singole simulazioni in condizioni analoghe)singole simulazioni in condizioni analoghe)

Sviluppi in corso: Sviluppi in corso: modellizzazione della modellizzazione della biomeccanica cellulare biomeccanica cellulare e dei processi di e dei processi di diffusione diffusione

Gli aspetti principali del nuovo progetto VBL-Rad sono i seguenti: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-inserimento nel programma di simulazione di un modello dei danni al DNA del tipo repair-misrepair;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 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 3D, ma stavolta in presenza di irraggiamento; in questo caso gli obiettivi principali da confrontare con i dati sperimentali in uno sferoide tumorale sono:confrontare con i dati sperimentali in uno sferoide tumorale sono:

• studio della stocasticità indotta nel ciclo cellulare dai danni al DNA (questo aspetto è studio della stocasticità indotta nel ciclo cellulare dai danni al DNA (questo aspetto è collegato strettamente al modello repair-misrepair che vogliamo implementare);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 dinamica di ricrescita di uno sferoide sottoposto a irraggiamento (in questo caso dovremmo poter trovare delle dinamiche di ricrescita simili a quelle osservate dovremmo poter trovare delle dinamiche di ricrescita simili a quelle osservate sperimentalmente);sperimentalmente);• osservazione delle dinamiche di trasporto di TNF (e possibilmente di altre citochine) osservazione delle dinamiche di trasporto di TNF (e possibilmente di altre citochine) all’interno dello sferoide;all’interno dello sferoide;• possibile osservazione possibile osservazione in silicoin silico dell’effetto bystander. dell’effetto bystander.

• studio (e possibile inserimento nel programma) dei meccanismi apoptotici di protezione delle studio (e possibile inserimento nel programma) dei meccanismi apoptotici di protezione delle cellule (circuiti biochimici delle proteine p53 e p21); cellule (circuiti biochimici delle proteine p53 e p21); • studio (e possibile inserimento nel programma) di altri meccanismi di segnalazione cellulare studio (e possibile inserimento nel programma) di altri meccanismi di segnalazione cellulare associati a citochine diverse dal TNF;associati a citochine diverse dal TNF;

Struttura del programma di simulazione di VBLStruttura del programma di simulazione di VBL

diffusione nell’aggregato di cellule

Questo passo include molteplici processi tra cui l’interazione con la radiazione

diffusione facilitata*

metabolismo, crescita e proliferazione

geometria dell’aggregato di cellule

dinamica delle cellule

update dei parametri ambientali

avanzamento dei timers

Inizializzazione

main loopmain loop

*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

Struttura del programma di simulazione di VBL-RadStruttura del programma di simulazione di VBL-Rad

diffusione nell’aggregato di cellule

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.

diffusione facilitata*

metabolismo, crescita e proliferazione

geometria dell’aggregato 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

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 TNFQuesto passo includerà anche la diffusione del TNF

¿cerchiamo il Cs-137?¿cerchiamo il Cs-137?Proposta Envirad/Splash 2009Proposta Envirad/Splash 2009

Marco BudinichMarco Budinich

Massimo VascottoMassimo Vascotto

Perché?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? ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009Proposta 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 l’incidente di Chernobyl”da: http://digilander.libero.it/cmfudine/articoli/doc/giovani1.pdf]

AttualitàAttualità• 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? ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009Proposta 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 nell’ambiente e sulle possibili conseguenze, attraverso delle misure.

Cosa/Come?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? ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009Proposta 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.]

Completamento attività radon-222Completamento attività radon-2221. 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? ¿cerchiamo il Cs-137? Proposta Envirad/Splash 2009Proposta Envirad/Splash 2009

Interconfronto con ARPAF-VG 2007

y = 1,1497x

R2 = 0,821

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 50 100 150 200 250 300 350 400

ARPAF-VG

DIFISTS

Dati relativi all’interconfrontoDati relativi all’interconfronto

Misure:Misure: 3030

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).

Gruppo BaRBE - CdS INFN - Trieste 8/7/2007Gruppo BaRBE - CdS INFN - Trieste 8/7/2007

BaRBE BaRBE ((BaBasso sso RRate ate BBassa assa EEnergia) - INFN Gruppo Vnergia) - INFN Gruppo V

ObbiettivoObbiettivo: : sviluppare sistemi di conteggio del sviluppare sistemi di conteggio del singolo fotone, nell'intervallo di energia 1-100 eV, singolo fotone, nell'intervallo di energia 1-100 eV, con basso fondo ed eventualmente con capacità con basso fondo ed eventualmente con capacità spettroscopiche.spettroscopiche.

MotivazioniMotivazioni

Breve termineBreve termine: esplorazione dello spettro di ALPs : esplorazione dello spettro di ALPs solari nella zona di energia 1-100 eV con solari nella zona di energia 1-100 eV con l’esperimento CAST del CERNl’esperimento CAST del CERN

Medio termineMedio termine: rivelazione di fotoni da processi rari : rivelazione di fotoni da processi rari (ad esempio rigenerazione dei fotoni e misure di (ad esempio rigenerazione dei fotoni e misure di polarizzazione su QED e WISPs) con sorgenti di polarizzazione su QED e WISPs) con sorgenti di tipo FELtipo FEL

ALPs - Axion Like ParticlesWISPs - Weakly Interacting Sub-eV Particles

ALPs - Axion Like ParticlesWISPs - Weakly Interacting Sub-eV Particles

Attività prima metà 2008Attività prima metà 2008Realizzato un sistema di Realizzato un sistema di rivelazione sensibile rivelazione sensibile nell’intervallo 2-4 eV basato nell’intervallo 2-4 eV basato su un PMT accoppiato via su un PMT accoppiato via telescopio + fibra ottica e telescopio + fibra ottica e switch ottico al magnete di switch ottico al magnete di CAST CAST

lo switch seleziona il fascio lo switch seleziona il fascio per il 50% del tempo ed il per il 50% del tempo ed il fondo per l’altro 50%fondo per l’altro 50%ottenuto un fondo di 0.35 ottenuto un fondo di 0.35 Hz, pari a quello del solo Hz, pari a quello del solo PMTPMT

Eseguite misure di Eseguite misure di tracciamento solare a CAST tracciamento solare a CAST per 70000 sper 70000 s

nessuna differenza nessuna differenza “segnale”-fondo al livello di “segnale”-fondo al livello di 0.10 Hz0.10 Hzprima voltaprima volta che si investiga che si investiga lo spettro assionico solare lo spettro assionico solare tra 2 eV e 4 eVtra 2 eV e 4 eV

TLTL

PMTPMT

switchswitch

fibrafibra

BaRBE - Attività previste 2008-2009BaRBE - Attività previste 2008-2009

Obbiettivo: sviluppo di un sistema di rivelazione di singoli fotoni con fondo Obbiettivo: sviluppo di un sistema di rivelazione di singoli fotoni con fondo minore di 0.1 Hz o meglio (per ora nel “visibile”)minore di 0.1 Hz o meglio (per ora nel “visibile”)

Linee di attività previste:Linee di attività previste:

APD -> (materiale disponibile) acquisizione di un criostato LN2 e test del APD -> (materiale disponibile) acquisizione di un criostato LN2 e test del rivelatorerivelatore

DEPFET -> (contatti in corso con Halbleiterlab-MPI di Monaco) acquisizione DEPFET -> (contatti in corso con Halbleiterlab-MPI di Monaco) acquisizione di un prototipo di sensore e realizzazione dell’elettronica di letturadi un prototipo di sensore e realizzazione dell’elettronica di lettura

TES -> (collaborazione con Genova, DESY, CERN) test di prototipo presso TES -> (collaborazione con Genova, DESY, CERN) test di prototipo presso INFN GE e ricerca di soluzione a basso costo per la criogeniaINFN GE e ricerca di soluzione a basso costo per la criogenia

TESTES DEPFETDEPFET cooled APDcooled APD

pro’spro’s

• VERY low backgroundVERY low background• spectroscopic capabilityspectroscopic capability• sensitive from IR up to sensitive from IR up to

tens of eV’stens of eV’s

• low background in low background in RNDR modeRNDR mode

• spectroscopic capabilityspectroscopic capability• sensitive from eV up to sensitive from eV up to

keV’skeV’s

• low background if low background if afterpulsing afterpulsing acceptedaccepted

• relatively easy relatively easy operationoperation

• already available already available (needs LN2 (needs LN2 cryostat)cryostat)

con’scon’s

• cryogenic operation (100 cryogenic operation (100 mK)mK)

• small area (100x100 small area (100x100 micronsmicrons22))

• difficult to usedifficult to use

• custom electronicscustom electronics• small detector areasmall detector area

• small detector area small detector area (25x25 microns(25x25 microns22))

• sensitive only in the sensitive only in the visiblevisible

FACTORFACTOR(Resp. naz.: V. Bonvicini)(Resp. naz.: V. Bonvicini)

• Linea di ricercaLinea di ricerca: Sviluppo di SiPMSviluppo di SiPM. Studio di applicazioni dei SiPM alla calorimetria a. Studio di applicazioni dei SiPM alla calorimetria a lettura multipla in fisica delle alte energie, alla lettura di scintillatori in esperimentilettura multipla in fisica delle alte energie, alla lettura di scintillatori in esperimenti spaziali;spaziali;• Inizio esperimentoInizio esperimento: 2007: 2007• Durata previstaDurata prevista: 2007 – 2009: 2007 – 2009• Sezioni partecipantiSezioni partecipanti: TS, UD, ME, : TS, UD, ME, Roma1 (dal 2009)Roma1 (dal 2009) (( FACTOR si espande!) FACTOR si espande!) Collaborazione con FBK-irst (Trento)Collaborazione con FBK-irst (Trento)

• Attivita’ svolta (e in svolgimento) nel 2008Attivita’ svolta (e in svolgimento) nel 2008::• Caratterizzazione e confronto delle performance di SiPM di diversi produttoriCaratterizzazione e confronto delle performance di SiPM di diversi produttori• Caratterizzazione dei parametri dei SiPM in funzione di TCaratterizzazione dei parametri dei SiPM in funzione di T• Studio approfondito dei danni da radiazione (superficiali e di volume) dei SiPMStudio approfondito dei danni da radiazione (superficiali e di volume) dei SiPM• Test su fasci di particelle di scintillatori con fibre wls accoppiate a SiPMTest su fasci di particelle di scintillatori con fibre wls accoppiate a SiPM• Costruzione di un intero piano di scintillatori per un rivelatore di muoni (“tailCostruzione di un intero piano di scintillatori per un rivelatore di muoni (“tail catcher” al FNAL letti da SiPM FBK-irst tramite fibre wlscatcher” 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 liquidiscintillatori 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/

FACTORFACTOR

• Attivita’ prevista nel 2009Attivita’ prevista nel 2009::

• Completamento dei test di radiation damage sui Completamento dei test di radiation damage sui dispositivi;dispositivi;

• Misure di risoluzione temporale, risoluzione Misure di risoluzione temporale, risoluzione energetica e PDE;energetica e PDE;

• Costruzione e test di un prototipo di modulo Costruzione e test di un prototipo di modulo calorimetrico con assorbitore e fibre longitudinali miste calorimetrico con assorbitore e fibre longitudinali miste interamente da SiPM circolari FBK-irst;interamente da SiPM circolari FBK-irst;

• Studio e miglioramento del packaging dei dispositivi, Studio e miglioramento del packaging dei dispositivi, dell’interconnessione con le fibre, realizzazione di PCB dell’interconnessione con le fibre, realizzazione di PCB ottimizzati per alloggiare matrici di SiPM ed elettronicaottimizzati per alloggiare matrici di SiPM ed elettronica

• Run con FBK-irst di un disegno di SiPM circolare (Run con FBK-irst di un disegno di SiPM circolare (Ø 3 Ø 3 mm) mm) a basso dark-count ottimizzato per calorimetria;a basso dark-count ottimizzato per calorimetria;

FACTOR (with MICE): Test beam at CERN PSFACTOR (with MICE): Test beam at CERN PS

8 channels of the MICE EMR 8 channels of the MICE EMR calorimeter prototype (extruded calorimeter prototype (extruded scintillator bars with WLS fibers) scintillator bars with WLS fibers) were coupled to SiPMs and tested were coupled to SiPMs and tested in a 2 GeV positron beam at CERN in a 2 GeV positron beam at CERN in May-June 2008.in May-June 2008.Pulse-height plot of the SiPM Pulse-height plot of the SiPM obtained selecting good events on obtained selecting good events on the MAPM sidethe MAPM side

Both plots refer to results obtainedBoth plots refer to results obtainedwith a circular SiPM (with a circular SiPM (Ø 1.2 mm) byØ 1.2 mm) byFBK-irst operated at FBK-irst operated at ΔΔV = 2 V.V = 2 V.

FBK-irst E5 nakedFBK-irst E5 naked

Successore dell’esperimento QCL-MUH Successore dell’esperimento QCL-MUH (http://www.(http://www.tsts..infninfn..it/physics/experiments/qcl/it/physics/experiments/qcl/))

QCL-MUH ha dimostrato la possibilità di utilizzare laser a QCL-MUH ha dimostrato la possibilità di utilizzare laser a cascata quantica (QCL) come sorgenti per pompare la cascata quantica (QCL) come sorgenti per pompare la transizione iperfina dello stato 1S dell’atomo muonico di transizione iperfina dello stato 1S dell’atomo muonico di

idrogeno.idrogeno.

6788nm

QCL QCL emissionemission

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0

0

2

4

6

8

10

A

V

0

1

W

CavityNanoLaser-Muonic HidrogenCavityNanoLaser-Muonic Hidrogen

CNL-MUHCNL-MUH

ObiettivoObiettivo: : Disegno e realizzazione del sistema ottico di Disegno e realizzazione del sistema ottico di focalizzazione e di amplificazione della sorgente focalizzazione e di amplificazione della sorgente tunabile da accoppiare con il bersagliotunabile da accoppiare con il bersaglio

Tempo stimatoTempo stimato: 2 anni (2009 secondo anno): 2 anni (2009 secondo anno) PartecipantiPartecipanti::

INFN Trieste (A. Vacchi, INFN Trieste (A. Vacchi, Giancarlo RaiteriGiancarlo Raiteri ))Technische Universität MünchenTechnische Universität München (P. Lugli, G. Scarpa) (P. Lugli, G. Scarpa)

LocationsLocations::Laboratori già attrezzati in collaborazione con TUMLaboratori già attrezzati in collaborazione con TUMin studio possibilita’ di “rientro” in Italiain studio possibilita’ di “rientro” in Italia

Descrizione del progettoDescrizione del progetto

Gruppo VGruppo VPreventivi 2009Preventivi 2009

Inv./Costr.App

Cons./Trasp.

MissioniInterne

Missioniestere

Totalekeuro

NOE 2 - ? ? ? ~ 15SPLASH 6 6 3 - 15CNL-MUH 20 25 5 10 60PICASSO - 20 5 11 36BARBE 5 15 5 8 33VBL-Rad 5 4 2 5 16FACTOR 7 67 10 21 107

282

XDXL

dotz ~ 6 +

Gruppo VGruppo VRicercatori&Servizi 2009Ricercatori&Servizi 2009

RicercatoriFull time equivalent

OfficinaMeccanicaMesi/uomo

LaboratorioElettronicaMesi/uomo

NOE 2 2.6 (4) 4 2CNL-MUH 1 (2) - -PICASSO 4.5 (6) 6 6BARBE 1.4 (4) 1 3VBL-Rad 3.5 (4) - -SPLASH 1.7 (4) - -FACTOR 4.2 (15) 5 5

18.9 fte (39)

16 m.u. 16 m.u.

XDXL ? (4)

Dotz ~1 (3)