Coordinatore Prof. Emanuele VARDACI

La sezione comprende attività di fisica nucleare e di fisica per le scienze della vita e l'ambiente.

Gli studi di fisica nucleare spaziano dallo studio delle reazioni nucleari in condizioni estreme alle misure di sezioni d'urto di reazioni nucleari di interesse astrofisico. Gli studi di fisica per le scienze della vita e l'ambiente comprendono ricerche sperimentali sulla radioattività naturale ed artificiale e sulla dosimetria per missioni spaziali; ricerche sperimentali per lo sviluppo di nuove tecnologie di "imaging" diagnostico e per la radioterapia con relativa dosimetria delle radiazioni.

I ricercatori partecipano progetti internazionali e nazionali nell'ambito di sigle delle CSN3 e CSN5 dell'INFN. L'astrofisica nucleare studia le reazioni nucleari che sono fondamentali per comprendere l'evoluzione e la nucleosintesi stellare. Il gruppo di Napoli è coinvolto in attività sperimentali in CSN3 che adottano approcci complementari per lo studio diretto delle reazioni nucleari di interesse astrofisico, ed altre che si svolgono presso alcuni dei principali laboratori mondiali di fisica nucleare: l'Università di Notre Dame, Triumf, HZDR, Atomki, e il laboratorio del ciclotrone di Oslo. Ha un ruolo riconosciuto di leadership in collaborazioni internazionali: LUNA ed ERNA. Le competenze acquisite hanno consentito lo sviluppo di apparati di rivelazione per misure di frontiera: l'array CaBS per rivelazione di fotoni ad alta efficienza, l'array SHADES per rivelare neutroni per lo studio delle sorgenti stellari di neutroni, l'array di rivelatori di particelle cariche GASTLY per la determinazione della struttura e dinamica nucleare ed in particolare il clustering alfa.

Studi della dinamica delle reazioni nucleari sono svolti dalle sigle FORTE e NUCL-EX della CSN3. FORTE studia i meccanismi di reazioni nucleari indotte da ioni pesanti, stabili o radioattivi, e l'ottimizzazione dei processi di produzione dei nuclei esotici della ‘terra incognita' della carta dei nuclidi. I processi di intesse sono il trasferimento di molti nucleoni, la competizione fra Fissione e Quasi-fissione nella regione dei nuclei Superpesanti e le reazioni di formazione e decadimento nei nuclei leggeri e di fissilità intermedia. I laboratori del GSI, JYFL, CERN, IPNO, IFIN e di LNL e LNS ospitano le attività. NUCL-EX studia la struttura nucleare dei nuclei leggeri e la dinamica nucleare, con riguardo al trasporto di isospin e all'equazione di stato della materia nucleare in condizioni estreme. Le attività, che sfruttano i multi-rivelatori FAZIA, INDRA, OSCAR, GARFIELD e ATS, si svolgono presso diversi laboratori internazionali, tra i quali LNL e LNS, GANIL, Triumf e FRIB.

Alla fisica per le scienze della vita afferiscono la fisica medica e la biofisica delle radiazioni. In fisica medica si sviluppano: metodi di intelligenza artificiale per la rivelazione automatizzata di lesioni in immagini di diagnostica mammografica; piattaforme computazionali per i trials clinici virtuali nell'imaging diagnostico medico; nuove tecniche di radioterapia preclinica; dispositivi di imaging medico per rivelatori a conteggio di singolo fotone della serie Timepix4 per applicazioni cliniche e nello spazio. Gli studi di biofisica invece riguardano gli effetti biologici delle particelle cariche con applicazioni in adroterapia e radioprotezione nello spazio ed includono: interazione dell'adroterapia con immunoterapia; radioterapia FLASH con ioni pesanti; image-guidance in adroterapia con fasci radioattivi di alta energia; utilizzo di organoidi da cellule staminali umani come sistema modello per analisi dell'efficacia biologica dei fasci di ioni. L'attività si svolge nel Laboratorio di Biofisica delle Radiazioni e al GSI. Ulteriori ricerche riguardano la teranostica, che integra diagnostica e terapia oncologica mediante radioisotopi non convenzionali (Sc, Ga, Cu, Tb, V, Er, Tm). Misure di precisione delle sezioni d'urto si utilizzano per sviluppare nuovi metodi di produzione. Una linea di fascio esterna di un ciclotrone medicale dell'Univ. di Berna è dedicata a questa attività.

L'attività del gruppo di Fisica per l'ambiente riguarda: lo studio e la rivelazione delle radiazioni ionizzanti nell'ottica dell'ottimizzazione dell'esposizione della popolazione e dei lavoratori; studio e analisi dell'andamento temporale del radon in relazione a fenomeni sismo-vulcanici; il decommissioning di ex centrali nucleari mediante utilizzo di materiale zeolitico; la valutazione della dose ai lavoratori e ai pazienti in ambito medico, sia in radiodiagnostica che in radioterapia, nell'ottica della radioprotezione; lo studio degli effetti biologici sul citoscheletro cellulare in seguito all'esposizione a fasci radioterapeutici, finalizzato all'intake di nanoparticelle; l'attività di divulgazione e comunicazione scientifica nell'ottica della citizen science.

La sezione garantisce la copertura dei corsi per i curricula di fisica nucleare e di fisica biomedica della Laurea Magistrale.

LISTA DELLE ATTIVITA'

• Astrofisica Nucleare
• Dinamica delle Reazioni Nucleari
• Fisica per le scienze della vita
• Fisica per l'ambiente