Fisica delle particelle: trasferimento e ricadute all industria

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1 Fisica delle particelle: trasferimento e ricadute all industria dalla ricerca fondamentale alla società Beatrice Bressan ASP, Torino 25 ottobre 2006

2 Sommario Il CERN in breve Impatto della ricerca fondamentale sulla società Innovazione per l industria Il trasferimento di conoscenza Conclusioni

3 CERN Dove la conoscenza scientifica e la tecnologia vengono trasferite all industria e alla società Ricerca Tecnologia Formazione Collaborazioni

4 Gli ingredienti La macchina Gli esperimenti Le misurazioni L elaborazione dei dati La trasmissione dei dati

5 7 TeV per fascio Il più grande acceleratore del mondo CERN Il grange collisore di adroni (LHC)

6 Tecnologie al limite del possibile! Vuoto (10-12 Torr) Supraconduttività (13kA, 7 MJoules) Criogenia (1,9 K) Magneti (8-10 T)

7 La Scienza per la Società: Salute Rivelazione dei fotoni usata per la calorimetria Ha portato l idea della TEP La TEP oggi Cristalli in CMS Immagine TEP+TC

8 * Information & Communication Technology La Scienza per la Società: : ICT* Gli scienziati hanno utilizzato l infrastruttura Internet Gli scienziati hanno inventato il World Wide Web Gli scienziati hanno sviluppato la Grid Infrastruttura Web Infrastruttura Internet La Grid distribuita nel mondo

9 Acquisti Gli acquisti del CERN appartengono a 3 categorie: LHC: un progetto da 3 miliardi EURI Prodotti industriali standard. Prodotti non-standard che possono essere prodotti con tecniche o tecnologie di manifattura già esistenti. Nuovi prodotti high- tech che richiedono una fase concettuale di design. Distribuzione degli acquisti nel 2005 per la macchina LHC Acquisti nel 2005 Forniture: 457 milioni di EURI. Servizi industriali: 108 milioni di EURI.

10 Nuovi prodotti dagli acquisti 1 EURO investito in acquisto di beni di alta tecnologia, fino a 3 EURI generati nell industria Impatto degli acquisti sul trasferimento di conoscenza all industria: Studio: 629 progetti di fornitura High- Tech, ~ 1 miliardo di EURI, (178 rispondenti, eliminate le compagnie con ordini < EURI): Camera a vuoto Per rivelare le perdite Risultati: 38% ha sviluppato nuovi prodotti 17% ha aperto un nuovo mercato 14% ha iniziato una nuova unità d affari Sistema a cappuccio per le prove di tenuta sottovuoto

11 CERN & Industria: : miglioramentom dei sistemi di qualità; capitale cognitivo

12 Trasferimento Tecnologico al Il trasferimento tecnologico (TT) si fa attraverso: Progetti TT di R&S: Collaborazioni R&S, Partneriato con l industria, Commercializzazione della PI: Licenze, Servizi & Consulenza, Persone. CERN Acquisti. Il trasferimento della conoscenza si fa attraverso: Aree: Salute; Informatica; Scienza dei materiali; Energia; Ambiente.

13 Dalla Scienza alla Salute: Radiofarmaci Tecnologia Isotopi prodotti in acceleratori Tecnologie avanzate degli acceleratori ne permettono la produzione su larga scala e ne assicurano la fornitura Salute Strumentazione per isotopi ad uso medico per: Diagnostiche accurate attraverso le immagini mediche Terapia contro il cancro Impatto in cifre d affari Prevista crescita nella domanda.. Il mercato per isotopi d uso in diagnostica e terapia prevede un aumento annuo del 10% ed una somma totale pari a 4,5 miliardi di EURI per il Diagnostica (milioni di EURI) Terapia (milioni di EURI) Fonte: Frost & Sullivan

14 Dalla Scienza alla Salute: Adroterapia Tecnologia La tecnologia degli acceleratori combinata con sistemi d immagine di precisione sviluppati per la fisica delle particelle è alla base dei centri di adroterapia Impatto in cifre d affari Salute I protoni e gli ioni sono risultati essere estrememente efficaci per trattare i tumori in profondità senza danneggiare i tessuti sani circostanti al tumore. Sono efficaci anche per il trattamento dei tumori radioresistenti. 29 centri hanno trattato finora circa pazienti, molti di loro in centri di fisica delle particelle (1) 6 centri dedicati all adroterapia adroterapia sono attualmente progettati o in costruzione.. In 10 anni se ne prevedono 30. (2) Dati epidiemiologici suggeriscono la necessità di un centro ogni 10 milioni di abitanti (3) Investimenti per tali infrastrutture pari a ~100 milioni di EURI. Costo operativo annuo ~15 milioni di EURI. Fonti: (1) Particle Therapy Co-Operative Group, (2) Siemens, (3) TERA

15 Dalla Scienza alla Salute: Immagini (1/2) (Concetti per la rivelazione in fisica delle particelle per le immagini mediche e biologiche) Tecnologia: Cosa può fornire la Società: Medicina e biologia fisica delle particelle? I programmi di ricerca in fisica delle particelle (es.. LHC) rappresentano le spinte principali per l innovazione nelle tecnologie di rivelazione Tecnologie disponibili: Elettronica di lettura ultra veloce Rivelatori per fotoni ed elettroni ad alta sensibilità Design compatto Tecniche di produzione ed integrazione validate ad uso industriale Domanda crescente per sistemi d immagine in salute e in biologia (PET, TC, raggi X, fluorescenza) Requisiti specifici: Tempo d esaminazione breve Immagine ad alta risoluzione Dosaggio basso per l esame Modalità mista Richieste di mercato: Efficacità nel costo Produzione scalabile Validazione clinica

16 Dalla Scienza alla Salute: Immagini (2/2) Un ponte tra la fisica delle particelle e l industria dell immagine immagine: : Es. La tecnologia TEP Prospettive di mercato per la TEP/TC del corpo: Uso generalizzato delle tecnologie TEP in settori multipli della diagnostica medica Uso di tecnologie TEP in nicchie di mercato: TEP per piccoli animali Strumenti per mammografie Anno (stima( stima) Milioni ($) Fonte: Bio-Tech Systems Inc. Esempi attuali: Collaborazione Crystal Clear : TEP per piccoli animali per controlli farmacologici invivo TEP per scanner del cervello in 3D: ricostruzione completa d immagine in 3D

17 Dalla Scienza alla Società elettronica (1/2) Tecnologia: dalla necessità in fisica delle particelle Società: allo sviluppo per la fisica delle particelle I fisici avevano bisogno di condividere l informazione immagazzinata nel computer per le loro esigenze di ricerca e per mettere in rete la comunità. 1989: Tim Berners - Lee crea un sistema di gestione dell informazione che usa l ipertesto per condividere dati e documentazione utile alla comunità dei fisici; 1990: il World Wide Web entra in funzione al CERN; Info.cern.ch è il primo sito web del mondo e il web server è messo in funzione al CERN; : Diversi istituti in Europa e Stati Uniti fanno uso del www; : Crescita per l uso del www tra gli utilizzatori; libera commercializzazione del www; boom del.com negli Stati Uniti ed in Europa.

18 Dalla Scienza alla Società: : WWW (2/2) Pagine web indicizzate per la pubblicit World Wide Web Numero di utilizzatori Internet nel mondo (2) Nuovi hostnames/mese mese - 1 quarto nel 2006 (valore( medio) (3) Totale degli hostnames dal gen.1994 al gen.2006 (4) Domini registrati su Internet (.Com/.Net/.Org) (5) pubblicità (1) 11,5 miliardi (2) (1) - As of Jan.2005, Wikipedia,, September 7, 2006 (2) - World Internet Usage and World Population Statistics, June 30, 2006 (3) - NetCraft ( ), September 12, 2006 (4) - Internet System Consortium (ICS), September 7, 2006 (5) - Domaintools ( September 12, 2006 (1) (4) (3) 1,04 miliardi 2,75 milioni 450 milioni 76,10 milioni Entrate del cosiddetto e-business previste per il 2006 (6): 3000 miliardi ($), (incluse uscite tramite carte di credito, transazioni finanziarie ed ogni forma di commercio via Internet); Spese e-business nel 2006 (in USA & CND) (7): 24,2 miliardi ($) (in prodotti e servizi). Fonti: (6) Internet World Journal; (7) Business Communication Review.

19 Dalla Scienza alla Società: : la Grid (1/2) Tecnologia: dalle alle necessità in fisica delle particelle Società: allo allo sviluppo per la fisica delle particelle I fisici hanno bisogno di gestire incredibili quantità di dati (petabytes) prodotti negli esperimenti di fisica di LHC. Attraverso la Grid un vasto ammontare di dati sarà distribuito in tutto il mondo ed accessibile a tutti i 5000 scienziati degli esperimenti LHC. Laddove, il www è un servizio per distribuire informazioni su Internet, la Grid è un servizio per distribuire la potenza di calcolo e la capacità di accumulazione dati su Internet. Applicazioni: Genetica e Scienze della vita Scienze mediche Astrofisica Meteorologia Modellizzazione finanziaria Industrie petrolifere

20 Dalla Scienza alla Società: : la Grid (2/2) Il Mercato della Grid Entrate previste (affari legati alla Grid) 2007 (1) Spese mondiali previste (sviluppo dell infrastruttura software & hardware) 2010 (2) Fonti: 12 miliardi ($) 19,2 miliardi ($) (1) IDC: il mercato della Grid è in espansione. (2) INSIGHT Research Corporation: da 714,9 milioni ($) nel 2005 a circa miliardi ($) nel 2010.

21 Trasferimento della Conoscenza: modello* dal 403 individui, 25% rispondenti processo di apprendimento in un individuo alla acquisizione di conoscenza in un organizzazione per il trasferimento di conoscenza dal CERN alle altre istituzioni (o all industria) *B. Bressan, A study of the research and development benefits to society resulting from an international research centre: CERN, tesi di dottorato, Università di Helsinki 2004.

22 Il modello* Comprensione ed uso Come e perché? PROCESSO SCIENTIFICO tacita PROCESSO TECNOLOGICO PROCESSO SOCIALE conoscenza SCIENZA concetti esplicita TECNOLOGIA prodotti *B. Bressan, A study of the research and development benefits to society resulting from an international research centre: CERN, tesi di dottorato, Università di Helsinki 2004.

23 cnologie acquisite al CERN utilizzate poi nell industria Nel campo di competenza Finlandesi Italiani 38% 16.5% Tecnologie dell informazione ed elettronica Finlandesi Italiani 44% 43% Gestione progetti e del personale Finlandesi Italiani 12% 5%

24 Promozione delle Tecnologie Materiale disponibile: Banca dati TT, TT newsletter, Poster, Depliant, Opuscoli, Cataloghi.

25 Poster: Medipix Chi: Fisici e industriali Cosa: Il progetto e la tecnologia Perché:Fine informativo e d incentivo Come: Promozione tecnica e scientifica Concetto Caratteristiche Il chip di lettura Applicazioni

26 Depliant: il Collettore Solare Chi: Industriali Cosa: La tecnologia Perché:Fine informativo e strumentale Come: Promozione tecnica e specializzata Efficienza Concetto Design Applicazioni Prestazione

27 La Banca Dati Tecnologie da promuovere Applicazioni Tecnologie Eventi CERN Chi: Industriali e società Cosa: Le tecnologie del CERN Perché: Fine informativo, d incentivo Come: Struttura Tecnologie in evidenza Applicazioni Tecnologie Eventi TT@CERN

28 Conclusioni In fisica delle particelle: La ricerca fondamentale è un investimento per il futuro. La ricerca fondamentale ha un grosso impatto sullo sviluppo tecnologico e l innovazione. La tecnologia sviluppata per la scienza ha ricadute positive per l industria e la società. La ricerca fondamentale accelera i processi industriali e migliora la vita di tutti i giorni.