La recente, importante scoperta al Cern di Ginevra del bosone di Higgs, è stata possibile grazie all’LHC, un acceleratore di particelle dalle dimensioni gigantesche (27 km di circonferenza), in grado di portare a velocità molto prossime a quella della luce “pacchetti” di protoni, grazie a una combinazione di potenti campi elettromagnetici.
I protoni sono il nucleo del più semplice atomo, quello di idrogeno, e sebbene microscopica, hanno una loro massa: quando attraversano un qualsiasi materiale il loro comportamento è diverso da quello della radiazione elettromagnetica, fatta di “quanti” privi di massa, i fotoni: mentre questi cedono progressivamente la loro energia, come un proiettile che rallenta a causa della resistenza offerta dall’aria, i protoni (ma anche nuclei ionizzati di atomi più pesanti dell’idrogeno), si comportano come un proiettile sparato in un mezzo molto denso: l’energia viene persa prevalentemente nell’ultima fase, quella dell’arresto (i fisici lo chiamano “picco di Bragg”), inoltre lo spessore in cui avviene il rallentamento dipende dall’energia iniziale del proiettile.
Quando si usa la radioterapia (in circa il 50 per cento dei pazienti) per colpire il tumore, l’energia ceduta dalla radiazione va a danneggiare il Dna delle cellule tumorali, ma anche quelle dei tessuti sani più esterni. È per questa ragione che deve essere somministrata con una serie di brevi sedute su un periodo lungo. Tuttavia, questo tipo di trattamento non sarà applicabile ai casi di tumori “profondi” o posizionati vicini a organi troppo critici e importanti da rischiare di danneggiarli (midollo osseo, tronco celebrale), o quando il rischio di generare altri tumori non è accettabile, come nel caso dei bambini.
Una nuova possibilità nella cura del tumore si è aperta con la semplice osservazione del diverso comportamento di “proiettili” pesanti nel loro “rallentamento” nel corpo del paziente. In particolare l’adroterapia, utilizza appunto protoni o nuclei ionizzati di atomi appena più complessi (come il carbonio, che di protoni ne contiene 6), ovvero quelle particelle che i fisici chiamano “adroni”. In pratica, si sceglie l’energia delle particelle in modo che, nota la profondità del tumore e il tipo di tessuto soprastante, il rilascio di energia (e quindi la distruzione delle cellule) sia relativamente modesto all’inizio della penetrazione nel corpo del paziente e si svolga in gran parte solo in prossimità dell’arresto della particella, proprio dove si trova il tumore.
La tecnologia necessaria a portare i protoni o gli ioni di carbonio all’energia desiderata, di controllare l’intensità, le dimensioni e la durata del fascio di particelle e per guidarli con estrema precisione sul paziente, controllando in ogni istante la dose impartita, è figlia del progresso tecnologico che è stato necessario per lo sviluppo dei grandi acceleratori per la fisica fondamentale come l’LHC.
Il nuovo centro per l’adroterapia oncologica, il CNAO (http://www.cnao.it) di Pavia, costruito con la collaborazione dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), è a tutti gli effetti un acceleratore di particelle adattato alla cura dei tumori, un LHC miniaturizzato e ottimizzato per questo innovativo metodo di cura dei tumori.
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