Una sfera di cristalli per osservare materia evanescente come quella che si forma nel cuore delle stelle. Si chiama AGATA (Advanced Gamma Tracking Array) e il suo dimostratore viene inaugurato oggi ai Laboratori Nazionali di Legnaro (LNL) dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Si tratta di un rivelatore che studierà la struttura di nuclei atomici molto particolari, osservando i raggi gamma che essi emettono quando decadono. Questi nuclei sono chiamati dai fisici esotici perché, prodotti in natura nella fucina delle stelle, sono così instabili da durare pochissimo, distruggendosi e dando origine alla materia di cui siamo fatti.
Le soluzioni tecnologiche impiegate nell’esperimento potranno anche avere importanti applicazioni pratiche in altri settori. In ambito biomedicale, consentiranno di ottenere immagini a risoluzione molto più elevata in esami di diagnostica come la PET.
Una prima sperimentazione di questa nuova tecnologia è già stata realizzata con successo in Gran Bretagna. Inoltre, gli sviluppi di queste tecnologie potranno migliorare l’efficacia dei controlli di sicurezza nella ricerca di materiale radioattivo. All’esperimento partecipano centinaia di ricercatori che provengono da oltre 45 Istituti di ricerca di 13 Paesi europei: Italia, Bulgaria, Danimarca, Germania, Ungheria, Finlandia, Francia, Polonia, Regno Unito, Romania, Spagna, Svezia, Turchia.
Quello che si inaugura oggi è il dimostratore di Agata: un primo spicchio dello strumento che, una volta ultimato, si presenterà come una sfera di cristalli di germanio del diametro di circa un metro. “L’inaugurazione - sottolinea Giovanni Fiorentini, direttore dei Laboratori Nazionali di Legnaro - testimonia la centralità dei nostri Laboratori nel panorama internazionale della fisica nucleare e la dedizione dell'INFN per le frontiere della conoscenza assieme all'attenzione per possibili ricadute a beneficio della società”.
La cerimonia inaugurale avrà inizio alle ore 14.30 e sarà preceduta alle ore 12.00 da una visita guidata allo strumento dedicata ai giornalisti. Saranno presenti il vicepresidente dell'INFN Graziano Fortuna, il direttore dei LNL Giovanni Fiorentini, il coordinatore della collaborazione AGATA Paul Nolan dell’Università di Liverpool, il Rettore dell’Università di Padova Giuseppe Zaccaria, il Prefetto di Padova Ennio Mario Sodano, il Sindaco di Padova Flavio Zanonato, il Sindaco di Legnaro Ivano Oregio Catelan. Inoltre parteciperà all’evento una folta delegazione internazionale di rappresentanti degli altri Paesi che partecipano all’esperimento, tra cui Jacques Martino, Direttore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Particellare francese (IN2P3), Gabriele Fioni, Vicedirettore per la Ricerca e l’Innovazione del Ministero dell’Istruzione e della Ricerca francese, Sydney Gales, Direttore di GANIL, John Womersley, Direttore del Science Strategy, Science & Technology Facilities Council del Regno Unito, Mats Johnsson, Vicedirettore del Ministero dell’Educazione e della Ricerca svedese.
Approfondimento. I nuclei atomici costituiscono la maggior parte della materia visibile dell’universo, pertanto lo studio della loro struttura è di fondamentale importanza per capire le forze della natura e come si sono formati gli elementi chimici. I nuclei esotici vengono spiati dagli scienziati osservando i raggi gamma che sono emessi quando questi decadono, dando origine a nuclei più stabili. È proprio questo tipo di studi che ha permesso la comprensione dei fenomeni che avvengono al cuore della materia. E Agata è il più grande sviluppo tecnologico in spettroscopia nucleare degli ultimi 30 anni. È un progetto di ricerca e sviluppo per realizzare uno spettrometro 4π, cioè un rivelatore in grado di catturare e segnalare le particelle prodotte nelle reazioni nucleari, in qualsiasi direzione vengano emesse. Il dimostratore di Agata rappresenta la prossima generazione di rivelatori a tracciamento per raggi gamma, le sue prestazioni non sono mai state raggiunte prima d’ora. Consentirà un nuovo approccio allo studio della struttura dei nuclei atomici e sarà impiegato in esperimenti che utilizzano sia fasci di particelle molto stabili, sia fasci di ioni pesanti radioattivi. I suoi occhi saranno costituiti da 180 cristalli esagonali di germanio assemblati in 60 triplette. Agata verrà completato nel corso dei prossimi anni e avrà un enorme impatto sulla comprensione di quei nuclei atomici che hanno valori estremi del numero di protoni e di neutroni, della temperatura e del momento angolare.
Le applicazioni. Le tecnologie e i software sviluppati per il rivelatore Agata potrebbero portare alla realizzazione di strumenti diagnostici come la PET molto più efficienti. Un primo passo in questa direzione è stato compiuto in Inghilterra dove un gruppo di ricercatori sta conducendo un progetto, ProSPECTus, che è uno spin-out diretto di Agata. ProSPECTus si basa sulla tecnica convenzionale di imaging chiamata Compton Camera ma il prototipo in fase di costruzione premetterà di affinare a tal punto questa tecnica da aumentarne centinaia di volte la sensibilità. Queste nuove caratteristiche faranno sì che ogni singolo paziente possa essere sottoposto a un esame PET che, pur garantendo una precisione altissima, (cento volte superiore all’attuale), permetta anche di inoculargli una dose di farmaco radioattivo (indispensabile in questo esame) inferiore a quella attualmente usata. Infatti, questa nuova tecnologia consente di identificare per ogni raggio gamma la direzione di provenienza senza il concorso di collimatori. È come se volessimo sapere che cosa succede nella stanza accanto: un conto è farlo guardando dal buco della serratura (con un collimatore), molto meglio è poter aprire la porta (senza collimatore). Con il collimatore si deve cambiare posizione un gran numero di volte per vedere tutti gli angoli. Aprendo la porta si può osservare tutta la stanza con un’unica occhiata.
Per informazioni:
INFN Ufficio Comunicazione