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Questions and Answers
Chi sono i premi Nobel 2012 per la scoperta delle oscillazioni del neutrino?
Chi sono i premi Nobel 2012 per la scoperta delle oscillazioni del neutrino?
Il Tevatron è ancora attivo presso il Fermilab.
Il Tevatron è ancora attivo presso il Fermilab.
False
Quale quark è stato scoperto nel 1995 al Fermilab?
Quale quark è stato scoperto nel 1995 al Fermilab?
quark top
L'acceleratore Relativistic Heavy Ion Collider è situato ai _________ National Laboratories.
L'acceleratore Relativistic Heavy Ion Collider è situato ai _________ National Laboratories.
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Abbina ciascun acceleratore con la sua caratteristica principale:
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Quale anno ha visto la scoperta dei quark all'interno del protone?
Quale anno ha visto la scoperta dei quark all'interno del protone?
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Il Ciclotrone fu costruito per la prima volta nel 1962 da E.O. Lawrence e Livingston.
Il Ciclotrone fu costruito per la prima volta nel 1962 da E.O. Lawrence e Livingston.
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A quale pressione è necessario mantenere il vuoto in un acceleratore di particelle?
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Il Centro d’Accelerazione Lineare di Standford è situato a _____ di San Francisco.
Il Centro d’Accelerazione Lineare di Standford è situato a _____ di San Francisco.
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Quale dei seguenti premi Nobel è stato attribuito per la scoperta del quark CHARM?
Quale dei seguenti premi Nobel è stato attribuito per la scoperta del quark CHARM?
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Abbina i seguenti anni con i relativi premi Nobel associati:
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Gli acceleratori lineari non sono utilizzati in medicina nucleare.
Gli acceleratori lineari non sono utilizzati in medicina nucleare.
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Quale metodo viene utilizzato nel ciclotrone per mantenere le particelle su un percorso circolare?
Quale metodo viene utilizzato nel ciclotrone per mantenere le particelle su un percorso circolare?
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Chi ha scoperto i raggi X?
Chi ha scoperto i raggi X?
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Le radiografie sono utilizzate solo per la diagnosi e non per la terapia.
Le radiografie sono utilizzate solo per la diagnosi e non per la terapia.
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Cosa appare chiaro nelle lastre radiografiche?
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I raggi X attraversano i tessuti in quantità diversa a seconda della loro __________.
I raggi X attraversano i tessuti in quantità diversa a seconda della loro __________.
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Abbina le date alle rispettive applicazioni dei raggi X:
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Quale dei seguenti materiali viene attraversato più facilmente dai raggi X?
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La durata dell'irradiamento è stata ridotta grazie al miglioramento delle tecniche nel primo decennio del Novecento.
La durata dell'irradiamento è stata ridotta grazie al miglioramento delle tecniche nel primo decennio del Novecento.
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Qual è la principale applicazione terapeutica dei raggi X?
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Quale terapia è utilizzata per curare i tumori solidi con confini definiti?
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La chemioterapia ha come obiettivo distruggere cellule sane.
La chemioterapia ha come obiettivo distruggere cellule sane.
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Quale percentuale di tumori solidi può essere curata con la radioterapia?
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Le cellule tumorali possono diffondersi attraverso il sistema ______ e ______.
Le cellule tumorali possono diffondersi attraverso il sistema ______ e ______.
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Qual è il principio di funzionamento della radioterapia?
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I radicali liberi possono causare rotture nel filamento del DNA.
I radicali liberi possono causare rotture nel filamento del DNA.
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Abbina le seguenti terapie ai loro obiettivi:
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Cosa accade quando una cellula tumorale subisce danni complessi al DNA?
Cosa accade quando una cellula tumorale subisce danni complessi al DNA?
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Quale acceleratore del CERN permette di esplorare dimensioni fino a 1/1000 del raggio del protone?
Quale acceleratore del CERN permette di esplorare dimensioni fino a 1/1000 del raggio del protone?
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Un fotone emesso durante la collisione di un elettrone con una particella carica può essere completamente assorbito dalla particella bersaglio.
Un fotone emesso durante la collisione di un elettrone con una particella carica può essere completamente assorbito dalla particella bersaglio.
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Qual è la temperatura dell'universo 10^-12 secondi dopo il Big-Bang?
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A temperatura T > 10^4 K, la materia si trova allo stato di _____
A temperatura T > 10^4 K, la materia si trova allo stato di _____
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Abbina i seguenti momenti dell'universo con le loro temperature:
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Quale affermazione riguardo ai ciclotroni è corretta?
Quale affermazione riguardo ai ciclotroni è corretta?
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L'inerzia delle particelle diminuisce quando l'energia supera 10 MeV.
L'inerzia delle particelle diminuisce quando l'energia supera 10 MeV.
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Cosa accade alla materia quando la sua temperatura scende sotto 10^4 K?
Cosa accade alla materia quando la sua temperatura scende sotto 10^4 K?
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380000 anni dopo il Big-Bang, l'universo era diventato trasparente alla luce.
380000 anni dopo il Big-Bang, l'universo era diventato trasparente alla luce.
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Qual è la principale scoperta che il BEVATRON ha permesso?
Qual è la principale scoperta che il BEVATRON ha permesso?
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Quale tipo di radiazione ci permette di avere informazioni sulle condizioni dell'universo dopo il Big-Bang?
Quale tipo di radiazione ci permette di avere informazioni sulle condizioni dell'universo dopo il Big-Bang?
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Il metodo del ciclotrone utilizza __________ per accelerare le particelle.
Il metodo del ciclotrone utilizza __________ per accelerare le particelle.
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Abbina i seguenti eventi con l'anno in cui sono avvenuti:
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In quale anno venne costruito il BEVATRON?
In quale anno venne costruito il BEVATRON?
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I sincrociclotroni utilizzano solo un campo magnetico per l'accelerazione delle particelle.
I sincrociclotroni utilizzano solo un campo magnetico per l'accelerazione delle particelle.
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Quali particelle furono scoperte nel team del BEVATRON nel 1960?
Quali particelle furono scoperte nel team del BEVATRON nel 1960?
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Study Notes
Acceleratori di Particelle
- Gli acceleratori di particelle sono macchine che conferiscono un'elevata energia cinetica a un fascio di particelle cariche, generate da una sorgente.
- Questi dispositivi sono classificati in: lineari (LINAC) e circolari/ad anello.
- Servono per la ricerca in fisica nucleare e subnucleare, per lo studio dell'universo primordiale (Big-Bang), per la fisica della materia (studio struttura della materia e reazioni chimiche) e in applicazioni mediche (cura dei tumori, radioterapia).
- Vengono utilizzati in processi industriali per impiantazione ionica, micro-litografia, sterilizzazione, polimerizzazione, trattamento materiali.
- Alcuni acceleratori di particelle hanno la capacità di generare luce di sincrotrone, utilizzata in biologia, medicina, chimica, fisica e scienza dei materiali.
- Un acceleratore al Louvre, chiamato AGLAE, analizza i materiali per ricavare informazioni sull'età, la tecnica di lavorazione e la provenienza delle opere.
- Alcuni acceleratori di elettroni creano sculture, per esempio i fossili di Lichtenberg creati con lastre di acrilico caricate elettricamente.
- Prima degli acceleratori, lo studio della fisica atomica si basava sui raggi cosmici.
- Nel 1932 è stata scoperta l'antimateria (positone).
- Gli acceleratori aiutano a capire la struttura della materia e le leggi che governano l'universo.
- Possono simulare i primi istanti dell'universo.
- Acceleratori come "microscopi".
- Acceleratori come "macchine del tempo".
Misura dell'Energia
- Un elettrone accelerato da una differenza di potenziale (ddp) di 1 Volt guadagna 1eV di energia cinetica.
- La relazione massa-energia è data da E=mc^2
- Le particelle e le forze con energie sempre maggiori permettono di ottenere informazioni su dimensioni via via più piccole.
Primi Acceleratori
- I primi acceleratori sono stati realizzati nel 1920-1930, cercando di comprendere la struttura della materia.
- Un esempio è il generatore di Van de Graaff.
Acceleratore Lineare
- Un acceleratore lineare (LINAC) utilizza campi elettrici in tubo a vuoto per accelerare particelle cariche.
- Grazie alla presenza di una serie di piccole spinte, questo acceleratore evita le scariche elettriche che si generano nel tubo a vuoto ad alte tensioni.
- Sono utilizzati per la radioterapia .
Accelleratori nel Mondo
- Il Centro d'Accelerazione Lineare di Stanford è uno dei primi.
- Il Centro di Frascati nel CERN ospita molti acceleratori come AdA e ADONE.
- Il CERN è un grande laboratorio internazionale di fisica delle particelle.
Il Ciclotrone
- È un tipo di acceleratore che utilizza campi magnetici per far curvare la traiettoria delle particelle.
- Usa elettrodi a forma di D ("dee's").
- In questo tipo di acceleratore le particelle vengono accelerate più volte e i cicli di accelerazione avvengono a una frequenza costante.
Sincrotrone
- È un acceleratore che utilizza un campo magnetico per far curvare le particelle in un percorso circolare.
- Utilizza campi elettrici per accelerare le particelle.
- Il campo magnetico aumenta in modo da mantenere costante il raggio della traiettoria.
- Possono generare luce di sincrotrone con caratteristiche uniche, ad esempio polarizzata e ad alta intensità, utile per applicazioni in biologia, chimica e fisica.
Anelli di Accumulazione
- Sono progettati per permettere collisioni frontali fra due fasci di particelle che viaggiano in direzioni opposte, raddoppiandone così l'energia nel sistema di riferimento del centro di massa.
CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire)
- È il più grande laboratorio al mondo per la fisica delle particelle ad alta energia.
- Si trova al confine tra Svizzera e Francia, nei pressi di Ginevra.
- Include molti acceleratori, tra cui LHC.
Acceleratori che curano
- Accelleratori per la diagnosi.
- Accelleratori per la terapia.
- TECNICHE: Radioterapia, TAC, PET, Scintigrafia Ossea
- RISCHI: radiazioni ionizzanti, possibili danni biologici
Tumori e loro terapia
- I tumori sono causati da cellule che crescono in modo incontrollato.
- Le terapie per i tumori includono l'asportazione chirurgica, radioterapia e chemioterapia.
Radioterapia
- Utilizza fasci di radiazione, come raggi X, per distruggere le cellule tumorali.
- Gli acceleratori lineari (LINAC) sono uno strumento essenziale per questa tecnica.
Adroterapia
- Utilizza fasci di protoni o ioni carbonio, con alta precisione.
- Questo approccio consente di colpire il tumore con maggiore precisione e di ridurre i danni ai tessuti sani.
- I raggi X invece colpiscono anche i tessuti sani
- E' più costoso rispetto alla radioterapia.
Effetti della radioterapia sui tessuti
- L'assorbimento delle radiazioni varia in base alla profondità nel tessuto.
- Con la radioterapia si possono causare danni alle cellule sane oltre al tumore.
Confronto tra radioterapia e adroterapia
- Vantaggi e svantaggi.
- Tipi di fasci (es. raggi X, protoni, ioni carbonio)
- Profondità di penetrazione e precisione.
CNAO
- Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica (Pavia).
- Un centro avanzato di cura dei tumori.
- E' il terzo centro ospedaliero al mondo per adroterapia.
- Utilizza ioni carbonio e protoni.
- Le tecnologie con cui gli acceleratori lavorano sono complesse e costose.
Conclusione
- Gli acceleratori di particelle rappresentano uno strumento fondamentale in fisica nucleare.
- Il loro impiego va oltre la pura ricerca scientifica e giocano un ruolo importante nella tutela della salute, in aree come radioterapia, diagnosi ed adroterapia.
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