Fisica e tecnologia

20 Agosto 2025

La Ricerca fondamentale è da sempre un potentissimo incubatore di innovazione per lo sviluppo di tecniche e tecnologie che trovano poi applicazione in ambiti molto diversi tra loro con notevole impatto sulla società. Ciò è possibile grazie a una caratteristica unica della ricerca di base, la capacità di immaginare e sviluppare tecnologie di frontiera che appoggiano sulle conoscenze e competenze attuali e si spingono oltre, costruendo futuro. Tra gli esempi più rilevanti troviamo lo sviluppo delle tecnologie per la cura dei tumori attraverso i protoni e gli ioni carbonio, che in Italia ha portato alla costituzione di un centro specialistico per l’adroterapia con centinaia di pazienti all’anno, il CNAO, Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, il cui cuore è un acceleratore di particelle circolare, un sincrotrone, progettato e realizzato in collaborazione con l’INFN.

Il sincrotrone del CNAO, il Centro Nazionale di Adroterapia Oncologica, a Pavia

Tomografia a emissione di positroni con fluorodeossiglucosio FDG-PET [18F], materia grigia GM, risonanza magnetica strutturale MRI. ©ResearchGate

La fisica ha svolto da sempre un ruolo fondamentale nello sviluppo di tecniche e metodologie innovative da applicare nel campo della biomedicina, dei beni culturali, dello studio dell’ambiente e del clima, dell’energia, del supercalcolo e delle tecnologie spaziali.

Numerose sono le tecnologie di successo sviluppate nell’ambito della ricerca fondamentale a partire dai rivelatori di particelle, “adattati” poi ad altri contesti. È questo il caso dell’imaging in diagnostica medica con tecnologie oggi diffuse in ospedali e cliniche di tutto il mondo, come la PET e la TAC, sviluppate a partire da rivelatori progettati per ricostruire le immagini, in questo caso quelle del corpo umano. Un altro esempio è la radiografia con muoni, una tecnica di imaging che permette di ottenere informazioni su come è distribuita la materia all’interno di grosse strutture, anche quando queste strutture non possono essere studiate con metodi tradizionali. La radiografia con muoni trova applicazione in archeologia, in geofisica ma anche per il monitoraggio dei rifiuti radioattivi (per approfondire: https://www.asimmetrie.it/raggi-mu).

Un altro settore riguarda le applicazioni nate nell’ambito della superconduttività, tecnologia sviluppata nella fisica degli acceleratori per la costruzione di magneti sempre più performanti, che trova utilizzo in diversi settori, dallo studio di cavi elettrici di ultima generazione allo sviluppo di sensori estremamente sensibili (SQUID).

Nei suoi 74 anni di storia, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ha svolto un ruolo di primo piano nel trasferimento delle tecnologie dalla ricerca di base alla società. Questo successo è stato possibile grazie ai grandi progetti di ricerca e alla capacità di instaurare solide collaborazioni con realtà pubbliche e private del territorio. Queste relazioni hanno permesso di creare una sinergia che rappresenta il motore del processo di trasferimento tecnologico verso la società.

Ne sono un esempio i casi di Catania e di Trento. In Sicilia i Laboratori Nazionali del Sud sono stati i promotori del progetto Catana (Centro di Adroterapia e Applicazioni Nucleari Avanzate) per la cura del melanoma oculare, dove nel 2002 sono cominciati i trattamenti di protonterapia con fasci di protoni accelerati dal ciclotrone superconduttore. Il progetto è realizzato in collaborazione con l’Azienda Ospedaliera Policlinico dell’Università degli Studi di Catania con le strutture di radiodiagnostica, radioterapia oncologica e clinica oculistica. Anche a Trento la sinergia con le realtà locali ha portato alla nascita di un polo avanzato per la protonterapia oncologica, anche pediatrica, grazie a un acceleratore gestito dall’Azienda Provinciale per i Servizi Sanitari di Trento.

L’INFN, inoltre, è impegnato con i propri strumenti nello studio dell’ambiente e dei beni culturali e nello sviluppo di innovative tecniche di analisi non distruttive nei suoi laboratori, come il Laboratorio di tecniche nucleari per l’Ambiente e i Beni Culturali (LABEC gestito in collaborazione con l’Università di Firenze), e il Laboratorio Analisi Non Distruttive (LANDIS gestito dai Laboratori Nazionali del Sud dell’INFN a Catania). Queste tecniche sono utili a determinare la composizione dei materiali nelle opere d’arte, ai fini della conservazione e del restauro, o a monitorare il particolato atmosferico, per fornire dati utili sia a sviluppare efficaci politiche di abbattimento dell’inquinamento, sia a comprendere i cambiamenti climatici.

Per approfondire: https://www.asimmetrie.it/dal-laboratorio-alla-societa.

MACHINA, acceleratore di nuova generazione per i beni culturali. ©INFN-LABEC, F. Giambi

Dalla ricerca al mercato

Come discusso in precedenza, la ricerca tecnologica necessaria per realizzare esperimenti avanzati, che richiedono lo sviluppo di nuovi metodi di accelerazione e rivelazione delle particelle, nonché di acquisizione e analisi dei dati, si è rivelata una fonte preziosa di innovazione in numerosi settori. Dalla superconduttività all’elettronica, dalla meccanica di precisione alle reti ad alte prestazioni, fino alla diagnostica per immagini e alla terapia con fasci di particelle nucleari, queste tecnologie non solo generano un impatto diretto sulla società, ma possiedono anche un elevato potenziale di trasferimento al mercato.

Per indirizzare, coordinare e pianificare le attività dell’istituto in questo ambito, l’INFN si è dotato di un Comitato Nazionale per il Trasferimento Tecnologico (CNTT), la cui missione è facilitare il flusso di conoscenza e tecnologia dalla fisica fondamentale alle imprese: un’unità dedicata alla valorizzazione e all’immissione sul mercato delle innovazioni che hanno questo potenziale.

ASIX-MVP, il progetto per la realizzazione di un dimostratore di una nuova classe di rilevatori per raggi X

Un esempio di questo processo è rappresentato dal progetto INFN.Open, un’iniziativa che si propone di trasformare le soluzioni scientifiche sviluppate nell’ambito della ricerca nucleare in innovazioni pratiche per il settore industriale. Avviato nel 2023 con un finanziamento di 1,8 milioni di euro, il progetto ha introdotto strumenti avanzati per la gestione della proprietà intellettuale, il technology scouting e la valutazione dell’impatto sociale delle attività di trasferimento tecnologico. Ha inoltre potenziato la comunicazione attraverso un nuovo portale web (https://web.infn.it/TechTransfer/) che raccoglie per l’INFN le tecnologie, il portfolio brevetti, i programmi di supporto all’innovazione e i percorsi formativi rivolti al personale. La seconda fase, INFN.Open2, inizierà quest’anno con un ulteriore finanziamento di 2,3 milioni di euro e porterà alla realizzazione di una piattaforma integrata per la gestione della proprietà intellettuale, rafforzando il ruolo dell’INFN come protagonista nell’ecosistema dell’innovazione nazionale.

Un’altra iniziativa cruciale nella missione del Comitato Nazionale per il Trasferimento Tecnologico sono i programmi Proof Of Concept (POC) che hanno come primo obiettivo quello di portare le tecnologie sviluppate dai gruppi di ricerca a un livello più avanzato di maturità. Il bando R4I – Research for Innovation è strutturato come un progetto POC volto a finanziare quelle tecnologie che, arrivate a un certo grado di maturazione nei laboratori, hanno il potenziale di attraversare il confine tra ricerca e industria.

Dal 2018, il bando ha finanziato 34 progetti per un ammontare totale che supera il milione di euro, permettendo anche di bandire 27 assegni di ricerca. I progetti finanziati riguardano gli ambiti più diversi, con una prevalenza per la dosimetria (DOIN, 4MICA), la diagnostica medica (Dorian, DeepLook) e le tecnologie dei materiali (Sinter, MultiRolls).

Inoltre, i finanziamenti R4I hanno fatto nascere o consolidato rapporti di collaborazione tra l’INFN e le industrie, come nel caso di Eurolls, Azienda leader nella produzione di rulli per la laminazione di fili metallici che, grazie al progetto MultiRolls, ha potuto implementare nei suoi prodotti la tecnologia dei rivestimenti duri antiusura. In altri casi, invece, il progetto R4I si è trasformato in una vera e propria sfida imprenditoriale, come è successo per il team di Dorian, che ha creato uno spin-off dedicato alla commercializzazione degli algoritmi di analisi automatica delle immagini. Questi algoritmi sono stati sviluppati proprio all’interno di R4I, e ora vengono utilizzati nella diagnostica medica per interpretare le immagini ottenute con la risonanza magnetica (MRI) o la tomografia a emissione di positroni (PET).

Numerose sono le aziende italiane, soprattutto medio-piccole, che hanno cambiato la propria storia industriale entrando nella filiera della fornitura di tecnologie avanzate per la ricerca di base, grazie all’incontro con la fisica fondamentale e le sue commesse.

In dieci anni, dall’attività di trasferimento tecnologico dell’INFN sono nati 266 brevetti, 5 spin off, 52 licenze e 46 progetti proof of concept.

Per approfondire è possibile consultare la brochure dedicata.