L’Alta Tecnologia del CNAO è formata da un insieme di macchine acceleratrici e linee di trasporto dei fasci di particelle. I fasci sono generati da sorgenti che producono ioni carbonio e protoni. La macchina acceleratrice più importante è il sincrotrone. Il sincrotrone del CNAO è un prototipo frutto della ricerca nella fisica delle alte energie, realizzato grazie alla collaborazione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), del CERN (Svizzera), del GSI (Germania), di LPSC (Francia) e dell’Università di Pavia. Esso è stato prodotto con tecnologia principalmente italiana.
Il sincrotrone è una “ciambella” lunga 80 metri con un diametro di 25; in due zone interne alla circonferenza nascono i fasci di particelle in dispositivi detti “sorgenti”.
Nelle sorgenti si trova il plasma formato dagli atomi dei gas, che hanno perso gli elettroni. Con campi magnetici e radiofrequenze, tali atomi vengono estratti e si selezionano i protoni e gli ioni di carbonio. Nascono allora i “pacchetti” di fasci composti, ognuno, da miliardi di particelle.
Questi pacchetti sono preaccelerati e inviati nel sincrotrone dove, inizialmente, viaggiano a circa 30.000 chilometri al secondo. Successivamente sono accelerati fino ad energie cinetiche di 250 MeV per i protoni e 4800 MeV per gli ioni carbonio (il MeV, equivalente ad un milione di elettronvolt, è l’unità di energia utilizzata nei fenomeni su scala atomica e nucleare).
Il fascio di particelle nel sincrotrone viene accelerato e percorre circa 30.000 chilometri in mezzo secondo per arrivare all’energia voluta.
I fasci vengono poi inviati in una delle tre sale di trattamento. Sopra quella centrale si trova un magnete di 150 tonnellate che serve a curvare di 90 gradi il fascio di particelle e dirigerlo dall’alto sulla persona da curare.
Il fascio che colpisce le cellule del tumore è un “pennello” che si muove in modo simile a quello degli elettroni in un vecchio televisore e agisce con una precisione di 200 micrometri (due decimi di millimetro). Questa precisione è resa effettiva grazie a:
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una sorveglianza continua del paziente per seguire eventuali movimenti del corpo (il respiro, ad esempio) che possono cambiare la posizione del tumore, impiegando telecamere a infrarossi che misurano gli spostamenti tridimensionali
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due magneti di scansione che, sulla base delle indicazioni del sistema di monitoraggio dei fasci, muovono il “pennello” lungo la sagoma del tumore
In questo modo sezione per sezione il tumore viene distrutto: il passaggio da una sezione all’altra (più profonda) si ottiene aumentando l’energia del fascio. L’intero irraggiamento dura pochi minuti.
