H έρευνα στο CERN και οι ιατρικές εφαρμογές (Διδακτική πρόταση για τη Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου)



Σχετικά έγγραφα
CERN ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΣΤΗΝ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΟΤΗΤΑ

ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΟΥ CERN ΣΤΟΝ 21ο ΑΙΩΝΑ

ΗΜΕΡΙΔΑ ΧΗΜΕΙΑΣ 2017 Ραδιενέργεια και εφαρμογές στην Ιατρική

HY Ιατρική Απεικόνιση. Στέλιος Ορφανουδάκης Κώστας Μαριάς. Σημειώσεις II: Πυρηνική Ιατρική

Κανονικη Εξεταστικη

Πλησιάζοντας την ταχύτητα του φωτός. Επιταχυντές. Τα πιο ισχυρά μικροσκόπια

University of Cyprus Biomedical Imaging and Applied Optics. HMY 370 Εισαγωγή στη Βιοϊατρική Μηχανική. Πυρηνική Απεικόνιση

ΔΕΛΤΙΟ ΤΥΠΟΥ «Επιταχύνοντας» την Επιστήμη Η διαδραστική έκθεση του CERN στην Αθήνα

Καλώς Ήρθατε στο CERN

To CERN (Ευρωπαϊκός Οργανισµός Πυρηνικών Ερευνών) είναι το µεγαλύτερο σε έκταση (πειραµατικό) κέντρο πυρηνικών ερευνών και ειδικότερα επί της σωµατιδι

ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΠΥΡΗΝΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

Ακτίνες επιτρεπόμενων τροχιών (2.6)

ΜΑΘΗΜΑ: ΡΑΔΙΟΒΙΟΛΟΓΙΑ ΘΕΜΑ: ΒΙΟΪΑΤΡΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ

ΡΑΔΙΟΧΗΜΕΙΑ 4. ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. ΡΑΔΙΕΝΕΡΓΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Φυσικά ή τεχνητά ραδιονουκλίδια

Theory Greek (Cyprus) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 μονάδες)

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Ραδιενεργές διασπάσεις. Ραδιονουκλίδια στην ιατρική

4 ο Λύκειο Ζωγράφου & 5 ο Λύκειο Ζωγράφου

Το CERN, η Ελλάδα και η Διεθνής Συνεργασία

( ) ( 0 ) ( e. ( t) ( ) λ ( ) dn dt. Ιδανική ισορροπία! t, ο λόγος των ενεργοτήτων Β/Α: λ λ. N b. c b b. η ενεργότητα = 0. δεν ειναι λb. tmax.

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΤΗΣ ΡΑ ΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

Εισαγωγή στους ανιχνευτές στοιχειωδών σωματιδίων. Χρυσόστομος Βαλδεράνης Ludwig-Maximilians-Universität München

15/1/2018. Δρ. Σάββας Παρασκευόπουλος Χειρουργός Ουρολόγος Θεσσαλονίκη 2-5 /11/ ο Μακεδονικό Ουρολογικό Συμπόσιο

Δύο Συνταρακτικές Ανακαλύψεις

Α1. Πράσινο και κίτρινο φως προσπίπτουν ταυτόχρονα και µε την ίδια γωνία πρόσπτωσης σε γυάλινο πρίσµα. Ποιά από τις ακόλουθες προτάσεις είναι σωστή:

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ SPECT

Ιοντίζουσες ακτινοβολίες. Τι είναι, σε τι χρησιμεύουν; Σταυρούλα Βογιατζή Τμήμα Αδειών & Ελέγχων. ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΑΤΟΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ www.

Μαγνητικό πεδίο.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ CERN ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ CERN ΜΕΓΑΛΕΣ ΦΥΣΙΟΓΝΩΜΙΕΣ ΤΟΥ CERN ΚΑΙ ΤΗΣ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΠΙΤΑΧΥΝΤΕΣ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ

ΜΑΘΗΜΑ: «ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΕΣ ΚΑΙ ΥΓΕΙΑ»

Ατομικές θεωρίες (πρότυπα)

Α.3. Δίνονται οι πυρήνες Α, Β, Γ με τις αντίστοιχες ενέργειες σύνδεσης ανά νουκλεόνιο.

ΑΤΟΜΙΚΗ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 5 ΣΕΛΙΔΕΣ

ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΤΑΞΗ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΑΣΚΗΣΗ 2 ΤΗΣ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ι

Το ατομικό πρότυπο του Βohr μπορεί να περιγράψει το γραμμικό φάσμα των στοιχείων α. Α και Β β. Β και Γ γ. μόνο του Α δ. μόνο του Β.

Μαθαίνουμε για τις ακτινοβολίες. Ερευνητική Εργασία Β Λυκείου Μαθητές:Παναγιώτης Κουνέλης Παναγιώτης Σανέτσης Νικόλας Παπακωνσταντίνου

ΤΙ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΓΝΩΡΙΖΟΥΝ ΟΙ ΓΟΝΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΗΣΗ ΓΙΑ ΙΑΤΡΙΚΟΥΣ ΛΟΓΟΥΣ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑ ΓΙΑ ΙΑΤΡΙΚΟΥΣ ΛΟΓΟΥΣ

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2011

Σοιχεία Πυρηνικής Φυσικής και Στοιχειωδών Σωματιδίων 5ο εξάμηνο Μάθημα 1

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 3 ΙΟΥΛΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

ΠΟΖΙΤΡΟΝΙΑΚΗ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ (PET) ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Αναλυτικά Προγράμματα Φυσικής. στην Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση

Τεχνολογία του LHC- Κατασκευές. Τίνα Νάντσου Παιδαγωγική Υπεύθυνη Playing with Protons Ελλάδα 2017

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 23 MAΪΟΥ 2012 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 23 ΜΑΪΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β )

ΘΕΡΑΠΕΙΑ ΜΕ ΡΑΔΙΟΦΑΡΜΑΚΑ - Η ΑΞΙΑ ΤΗΣ ΔΟΣΙΜΕΤΡΙΑΣ-

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Περίληψη Πρόλογος Στόχοι Πορεία Μελέτη Πειράματος Διαδικασία Πειράματος Επιπτώσεις Βιβλιογραφία Επίλογος

ΑΝΙΧΝΕΥΤΕΣ ΚΑΒΑΛΑΡΗ ΑΝΝΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΔΟΥ ΙΩΑΝΝΑ ΚΟΥΣΟΥΝΗ ΜΑΡΓΑΡΙΤΑ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Το πείραμα στο CERN και ο σκοπός του. Το «πολυπόθητο» μποζόνιο Higgs. Μηχανισμοί ανίχνευσης του μποζονίου Higgs. και τι περιμένουμε;

ιστοσελίδα μαθήματος

Η κατακόρυφη τομή...

1.5 Υπέρυθρη Ακτινοβολία

Κωστής Χαλκιαδάκης, φυσικός. Συσκάκης Γιάννης, φυσικός. 10 Ερωτήσεις και 10 απαντήσεις για το CERN

ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 20 ΜΑΪΟΥ 2015 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

Ένα Εργαστήριο για την Υφήλιο

Εγκυμοσύνη και Ιοντίζουσες Ακτινοβολίες

Cosmotron. Το COSMOTRON ενέργειας 3 GeV ήταν το πρώτο σύγχροτρο πρωτονίων που τέθηκε σε λειτουργία το 1952.

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Niels Bohr ( ) ΘΕΜΑ Α

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 23 MAΪΟΥ 2012 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗΣ ΤΩΝ ΟΓΚΩΝ

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΤΑ ΑΧΑΡΤΟΓΡΑΦΗΤΑ ΜΟΝΟΠΑΤΙΑ ΤΟΥ ΜΕΛΛΟΝΤΟΣ, ΑΠΟ ΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΤΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΙ ΤΗΝ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

ΡΑΔΙΟΒΙΟΛΟΓΙΑ. Εξάμηνο Υ/Ε Ώρες Θεωρίας Ώρες Ασκήσης Διδακτικές μονάδες ECTS Ζ Ε Διδάσκων

Μιχάλης Κορατζίνος. Πρόγραμμα καθηγητών Φυσικής μέσης εκπαίδευσης του CERN, Τετάρτη, 25 Ιουνίου Αντιύλη 1

ΘΕΜΑΤΑ ΚΑΙ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 2012

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Πώς μελετάμε τις νοητικές λειτουργίες;

ΠΥΡΗΝΑΣ ΑΤΟΜΟΥ Ο όρος πυρήνας (nucleus) εισάγεται το 1912 από τον Rutherford. Κάθε άτομο αποτελείται από μια περιορισμένη περιοχή όπου συγκεντρώνεται

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ II. ΤΟ ΦΩΣ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΟΥ BOHR Ν. ΜΠΕΚΙΑΡΗΣ

Ε Λ Λ Η Ν Ι Κ Η Ε Π Ι Τ Ρ Ο Π Η Α Τ Ο Μ Ι Κ Η Σ Ε Ν Ε Ρ Γ Ε Ι Α Σ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2015 Β ΦΑΣΗ Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ / ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

Νέα Οπτικά Μικροσκόπια

HY Ιατρική Απεικόνιση. ιδάσκων: Kώστας Μαριάς

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑ. Λία Ε. Μουλοπούλου Καθηγήτρια Ακτινολογίας Διευθύντρια Α Εργαστηρίου Ακτινολογίας

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

ΘΕΜΑΤΑ ΑΚΤΙΝΟΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ ΣΕ ΤΜΗΜΑ. ΠΟΖΙΤΡΟΝΙΩΝ PET ή PET/CT

ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 14 MAΪΟΥ 2011 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙ ΩΝ: ΕΞΙ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑ. Λία Ε. Μουλοπούλου Καθηγήτρια Ακτινολογίας Διευθύντρια Α Εργαστηρίου Ακτινολογίας

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΑΝΤΙΥΛΗ. Φώτης Γκένας Αα. Ομάδα: Φώτης Γκένας, Βασίλης Φιλέρης, Παύλος Καπετάνιος, Αστέριος Κοκκωνάκης

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

Γενικές αρχές ακτινοφυσικής Π. ΓΚΡΙΤΖΑΛΗΣ

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

The Large Hadron CERN Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

ΗΜΥ 001 -Υγεία και Τεχνολογία. Για να σε βλέπω καλύτερα (Πυρηνική Ιατρική)

ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα, που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Transcript:

H έρευνα στο CERN και οι ιατρικές εφαρμογές (Διδακτική πρόταση για τη Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου) Χαρατζόπουλος Παναγιώτης Φυσικός, Msc Ηλεκτρονικής και Ραδιοηλεκτρολογίας, Msc Ε-learning Καθηγητής Δευτεροβάθμιας Εκπαίδευσης (1o Πρότυπο Πειραματικό Λύκειο Αθήνας «Γεννάδειο») Μέλος της ομάδας εκλαϊκευσης CERN και της επιτροπής παιδείας της ΕΕΦ ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η ανακοίνωση αποτελεί μια διδακτική πρόταση, που απευθύνεται σε όσους διδάσκουν Φυσική Γενικής Παιδείας στη Γ Λυκείου και η διδασκαλία έχει πραγματοποιηθεί στους μαθητές του ομίλου Φυσικής του 1ου ΠΠ Λυκείου Αθήνας. Το κεντρικό θέμα του ομίλου είναι: «Ταξειδεύοντας στα μονοπάτια της σύγχρονης Φυσικής». Ο διδάσκων, στο πλαίσιο του αναλυτικού προγράμματος της Φυσικής Γεν. Παιδείας Γ Λυκείου, μπορεί να προεκτείνει την διδασκαλία του και σε θέματα, τα οποία βρίσκονται στο προσκήνιο της επικαιρότητας και κάποια από αυτά έχουν σχέση και με την καθημερινή μας ζωή. Το πείραμα του CERN, ειδικότερα η πρωτοποριακή έρευνα που πραγματοποιείται και εξελίσσεται εκει και οι επιπτώσεις τους στην καθημερινότητά μας είναι θέματα, τα οποία ο διδάσκων μπορεί να αξιοποιήσει στην διδασκαλία στο πλαίσιο του μαθήματος Φυσικής Γεν. Παιδείας Γ Λυκείου, με στόχο να κινήσει το ενδιαφέρον των μαθητών. Αντίστοιχη παρουσίαση μπορεί να γίνει και στο πλαίσιο του ομίλου Φυσικής, με επίκεντρο θέματα σύγχρονης Φυσικής και με αφορμή σχετική αναφορά στο "πείραμα του αίώνα",το οποίο λαμβάνει χώρα στο CERN. Η συγκεκριμένη διδακτική πρόταση αφορά στις ιατρικές εφαρμογές, που απορρέουν από την έρευνα στο CERN. Στο πλαίσιο της ανακοίνωσης γίνεται αναφορά στη χρήση των επιταχυντών στην ιατρική και συγκεκριμένα στην απεικόνιση και στη θεραπεία, στα ραδιοφάρμακα, τα οποία αποτελούν την πλέον σύγχρονη μέθοδο διάγνωσης ασθενειών και παρουσιάζεται η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET). Τέλος γίνεται αναφορά στις πιο πρόσφατες εξελίξεις και μέσω της συγκεκριμένης ανακοίνωσης επιδιώκεται να προβληθούν ο κοινωνικός ρόλος του CERN και η συμβολή του στην βελτίωση της ποιότητας ζωής των ανθρώπων του πλανήτη μας. Λέξεις κλειδια: CERN, επιταχυντές, Ιατρική, ραδιοφάρμακα, PET. 1. Εισαγωγή Η εργασία αυτή, αποτελεί μια διδακτική πρόταση, που απευθύνεται σε όσους διδάσκουν Φυσική Γενικής Παιδείας στη Γ Λυκείου, αλλά και μια ιδέα για τη θεματολογία ενος Ομίλου Φυσικής, ο οποίος μπορεί να λειτουργήσει στο πλαίσιο των δραστηριοτήτων ενος Προτύπου Πειραματικού Λυκείου. Ο διδάσκων, στις προαναφερθείσες περιπτώσεις, μπορεί να επεκτείνει τη διδασκαλία του και σε θέματα, τα οποία βρίσκονται στο προσκήνιο της επικαιρότητας και έχουν σχέση και με την καθημερινή μας ζωή. Το πείραμα του CERN, ειδικότερα η πρωτοποριακή έρευνα που πραγματοποιείται και εξελίσσεται εκει και οι επιπτώσεις τους στην καθημερινότητά μας είναι θέματα, τα οποία ο διδάσκων μπορεί να αξιοποιήσει στην διδασκαλία στο πλαίσιο του μαθήματος Φυσικής Γεν. Παιδείας Γ Λυκείου, με στόχο να κινήσει το ενδιαφέρον των μαθητών, το οποίο είναι υποβαθμισμένο εξαιτίας του ότι ελάχιστοι υποψήφιοι το επιλέγουν, προκειμένου να εξεταστούν σ αυτό σε πανελλαδικό επίπεδο. Η συγκεκριμένη διδακτική πρόταση αφορά στις ιατρικές εφαρμογές, που απορρέουν από την έρευνα στο CERN. Στο πλαίσιο της παρουσίασης γίνεται αναφορά στη χρήση των επιταχυντών στην ιατρική και συγκεκριμένα στην απεικόνιση και στη θεραπεία. Γίνεται επίσης αναφορά στα ραδιοφάρμακα, τα οποία αποτελούν την πλέον σύγχρονη μέθοδο διάγνωσης ασθενειών και επισημαίνεται ότι το

448 Πρακτικά 1 ου Πανελληνίου Συνεδρίου ΠΠΣ Α/θμιας και Β/θμιας Εκπαίδευσης CERN προμηθεύει με ραδιοφάρμακα το Νοσοκομείο του Καντονιού της Γενεύης στην Ελβετία. Ως παραδείγματα αναφέρονται είδη ραδιοφαρμάκων τα οποία χορηγούνται για την μελέτη της λειτουργικότητας του μυοκαρδίου αλλά και για τον έλεγχο λειτουργίας του θυρεοειδούς. Παρουσιάζεται στη συνέχεια η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET), η οποία βασίζεται στο φαινόμενο της εξαϋλωσης, δίνει μια εικόνα στους γιατρούς για το πού ακριβώς καταλήγει το ραδιοφάρμακο μέσα στο σώμα, και τους επιτρέπει να δουν αν όλα λειτουργούν κανονικά. Επισημαίνεται στην ενότητα αυτή, ότι οι πρόδρομοι των ανιχνευτών που χρησιμοποιούνται σε πολλά συστήματα ΡΕΤ σχεδιάστηκαν για ένα πείραμα του CERN. Τέλος γίνεται αναφορά στις πιο πρόσφατες εξελίξεις, σύμφωνα με τις οποίες, επιταχυντές πρωτονίων έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται για τη ραδιοθεραπεία ή τη θεραπεία με αδρόνια, καθώς αυτό το αναπτυσσόμενο πεδίο έρευνας γίνεται ευρύτερα γνωστό. Σήμερα, με την εμπειρία που έχει συσσωρευτεί στις πρωτοποριακές του εγκαταστάσεις, το CERN σχεδιάζει έναν επιταχυντή πρωτονίων και ιόντων άνθρακα αποκλειστικά για ιατρικούς σκοπούς, γνωστό ως PIMMS (Συσκευή Ιατρικής Μελέτης Πρωτονίων Ιόντων, Proton Ion Medical Machine Study). Το πρόγραμμα αυτό είναι μια πραγματικά διεθνής συνεργασία που φέρνει κοντά ερευνητές από το CERN, το γερμανικό εργαστήριο GSI, το αυστριακό Med-AUSTRON, και τον ιταλικό οργανισμό TERA. Μέσα από την όλη παρουσίαση επιδιώκεται να προβληθούν ο κοινωνικός ρόλος του CERN και η συμβολή του στην βελτίωση της ποιότητας ζωής των ανθρώπων του πλανήτη μας. 2. Εφαρμογές των επιταχυντών, από τις ακτίνες Χ στα ραδιοφάρμακα Οι επιταχυντές σωματιδίων επινοήθηκαν τη δεκαετία του 1920 ως εργαλεία της έρευνας στη Φυσική. Είναι διατάξεις, οι οποίες παράγουν δέσμες σωματιδίων υψηλής ενέργειας χρησιμοποιώντας ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Από την εποχή της εφεύρεσής τους οι επιταχυντές έχουν διανύσει πολύ δρόμο. Αν και παραμένουν απαραίτητοι στη σωματιδιακή φυσική, χρησιμοποιούνται σήμερα και σε πολλούς άλλους τομείς της ζωής μας. Στις μέρες μας, υπολογίζεται ότι υπάρχουν περίπου 10.000 επιταχυντές σωματιδίων στον κόσμο, από τους οποίους οι μισοί και πλέον χρησιμοποιούνται στην ιατρική και μόνο λίγοι χρησιμοποιούνται στη βασική έρευνα. Στην ιατρική, οι επιταχυντές χρησιμοποιούνται με δύο τρόπους: στην απεικόνιση και στη θεραπεία. Εικόνα 1: Η πρώτη ακτινογραφία αποτυπώνει το χέρι της κυρίας Roentgen με το δαχτυλίδι Στα 1895 o Wilhelm Roentgen (Γερμανός φυσικός) μελετούσε τις ιδιότητες των ηλεκτρονίων που επιταχύνονται από τάση, που δημιουργεί ένα επαγωγικό πηνίο, μέσα σε σωλήνα χαμηλής πίεσης (σωλήνας Crookes). Παρατήρησε, ότι παράγεται μια ακτινοβολία η οποία όταν πέφτει πάνω σε φθορίζουσα ουσία (π.χ. κυανιούχα άλατα βαρίου και λευκοχρύσου), αυτή ακτινοβολεί, είναι πολύ διεισδυτική, π.χ. διαπερνά από ένα λεπτό φύλλο αλουμινίου, έως ένα χοντρό βιβλίο και διαπερνά επίσης την σάρκα αποκαλύπτοντας τον σκελετό. Μάλιστα η πρώτη ακτινογραφία του W. Roentgen, και η οποία παρουσιάζεται σε όλα τα σχολικά εγχειρίδια, που αναφέρονται στις ακτίνες-χ, είναι αυτή που απεικονίζει το χέρι της κας Roentgen (εικόνα 1). Αμέσως μετα την ανακάλυψή του, ο Roentgen πληροφορεί το κοινό του για τις άγνωστες

Η έρευνα στο CERN και οι ιατρικές εφαρμογές 449 ακτίνες, πολύ πρίν η επιστημονική κοινότητα δώσει επαρκείς απαντήσεις για την φύση της ακτινοβολίας. Mόλις λίγες εβδομάδες μετα την ανακάλυψή τους οι γιατροί εκείνης της εποχής άρχισαν να χρησιμοποιούν για διαγνωστικούς σκοπούς, τις ακτίνες άγνωστης φύσης και προέλευσης, τις οποίες για τον λόγο αυτόν ονόμασαν ακτίνες-χ. 17 χρόνια αργότερα ο Max von Laue, πραγματοποπιώντας πειράματα περίθλασης με ακτίνες Χ, απέδειξε ότι αυτές είναι ακτινοβολία ηλεκτρομαγνητικής φύσεως με μήκη κύματος περίπου 10.000 φορές μικρότερα από αυτά των ορατών ακτινοβολιών. Σήμερα, οι ακτίνες-χ είναι ευρύτατα δεδομένες και παρέχουν στους γιατρούς ανεκτίμητες πληροφορίες για τη διάγνωση. Μια πιο σύγχρονη μέθοδος διάγνωσης χρησιμοποιεί ραδιοφάρμακα. Αυτά είναι ραδιενεργές ουσίες που χορηγούνται στον ασθενή. Καθώς αυτές οι ουσίες διασπώνται, εκπέμπουν σωματίδια που ανιχνεύονται και αναλύονται. Η τεχνική αυτή δίνει πολύτιμες πληροφορίες για τις λειτουργίες και το μεταβολισμό του σώματος, δίνοντας εικόνες που συντίθενται με μεθόδους παρόμοιες με αυτές των ακτίνων-χ. Περίπου 20 εκατομμύρια άνθρωποι χρησιμοποιούν ραδιοφάρμακα για τη διάγνωση ασθενειών. Επειδή τα ραδιοφάρμακα έχουν πολύ μικρό χρόνο ζωής, πρέπει να παράγονται κοντά στο νοσοκομείο που χρησιμοποιούνται. Η παραγωγή γίνεται με τη χρήση δεσμών πρωτονίων μεγάλης έντασης που προέρχονται από επιταχυντές. Το CERN προμηθεύει με ραδιοφάρμακα το Νοσοκομείο του Καντονιού της Γενεύης στην Ελβετία. Η Πυρηνική Ιατρική χρησιμοποιεί τα ραδιοϊσότοπα, με τη μορφή ραδιοφαρμάκων, που χορηγούνται στον εξεταζόμενο με κατάποση, με ένεση ή με εισπνοή. Το ραδιοφάρμακο διαχέεται στο σώμα σύμφωνα με την κατάσταση του οργανισμού εκείνη τη στιγμή, αλλά και σύμφωνα με τους νόμους του μεταβολισμού. Κατάλληλα τοποθετημένος εξωτερικός ανιχνευτής (γ camera) συλλέγει την εκπεμπόμενη ακτινοβολία (που παράγεται κατά την αποδιέγερση του ραδιοϊσοτόπου), η οποία διαπερνά το σώμα του εξεταζόμενου και δημιουργεί εικόνες προβολής (ημι-διέλευσης). Π.χ. το χημικό στοιχείο θάλλιο έχει την τάση να συγκεντρώνεται στο μυοκάρδιο, αλλά δεν συγκεντρώνεται σε ισχαιμικές ή εμφραγματικές περιοχές του μυοκαρδίου. Έτσι αυτές οι περιοχές εμφανίζονται στην τελική εικόνα (μετά τη χορήγηση ραδιενεργού θαλλίου) ως ψυχρές και είναι ενδεικτικές της λειτουργικής κατάστασης του μυοκαρδίου. Το χημικό στοιχείο ιώδιο, επιλέγει και συγκεντρώνεται στον ιστό του θυρεοειδούς, επομένως το ραδιενεργό ιώδιο είναι κατάλληλο για να παραχθεί εικόνα εκπομπής του ίδιου του θυρεοειδούς, όπως και περιοχών του σώματος με τυχόν μετάσταση του καρκίνου του θυρεοειδούς. 3. Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET) Η Τομογραφία Εκπομπής Ποζιτρονίων (Positron Emission Tomography, PET) είναι μια μορφή ραδιοφαρμακευτικής διάγνωσης. Είναι μία δυναμική μέθοδος, η ανάπτυξη της οποίας οφείλεται σ ένα μεγάλο βαθμό στο CERN και στο Νοσοκομείο του Καντονιού της Γενεύης. Το ΡΕΤ επιτρέπει την ανίχνευση μεταβολών σε ιστούς και όργανα που συνδέονται με ασθένειες, πολύ πριν εμφανιστούν σοβαρά συμπτώματα των ασθενειών αυτών. Στον ασθενή χορηγείται ένα ραδιοφάρμακο που εκπέμπει ποζιτρόνια, τα αντι-σωματίδια των ηλεκτρονίων. Τα ποζιτρόνια αυτά πολύ γρήγορα εξαϋλώνονται με τα ηλεκτρόνια που συναντούν στο σώμα του ασθενή. Με την εξαΰλωση αυτή απελευθερώνονται δύο ακτίνες γάμμα (φωτόνια) (εικόνα 2), προσδιορίζοντας ακριβώς τη θέση που έγινε η εξαΰλωση. Το ΡΕΤ δίνει μία εικόνα στους γιατρούς για Εικόνα 2: Εξαϋλωση ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου, κατα την οποία απελευθερώνονται δύο φωτόνια

450 Πρακτικά 1 ου Πανελληνίου Συνεδρίου ΠΠΣ Α/θμιας και Β/θμιας Εκπαίδευσης το πού ακριβώς καταλήγει το ραδιοφάρμακο μέσα στο σώμα, και τους επιτρέπει να δουν αν όλα λειτουργούν κανονικά. Η τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων (Positron Εmission Tomography - PET) με τη χρήση φθοριωμένης γλυκόζης (18FDG) είναι η τεχνολογία αιχμής της μεταβολικής απεικόνισης. Η αυξημένη κατανάλωση γλυκόζης από τα καρκινικά κύτταρα είναι η βάση για την αυξημένη πρόσληψη FDG στα λεμφώματα όπως και στους άλλους όγκους. Συγκέντρωση του ραδιοφαρμάκου παρατηρείται επίσης σε φυσιολογικούς ιστούς με αυξημένο μεταβολισμό γλυκόζης, όπως ο εγκέφαλος και το μυοκάρδιο, καθώς και στη μεταβολική οδό αποβολής του, που είναι οι νεφροί και το ουροποιητικό σύστημα (εικόνα 3). Εικόνα 3: Η λειτουργία της Τομογραφίας Εκπομπής Ποζιτρονίων (PET) Πολλές μορφές ιατρικής απεικόνισης εξαρτώνται από ένα άλλο τεχνολογικό επίτευγμα της σωματιδιακής φυσικής: τους ανιχνευτές σωματιδίων. Οι πρόδρομοι των ανιχνευτών που χρησιμοποιούνται σε πολλά συστήματα ΡΕΤ σχεδιάστηκαν για ένα πείραμα του CERN. Είναι κατασκευασμένοι από κρυστάλλους που ακτινοβολούν όταν προσπίπτει πάνω τους άλλη ακτινοβολία όπως η γάμμα. 4. Σωματίδια για τη θεραπεία Η ραδιοθεραπεία είναι μια ευρέως διαδεδομένη μέθοδος θεραπείας που εφαρμόζεται σε περισσότερους από τους μισούς καρκινοπαθείς ανά τον κόσμο. Πρόκειται για ένα είδος βιολογικού χειρουργείου, όπου το νυστέρι αντικαθίσταται από ένα μικροσκοπικό σωματίδιο ικανό να στειρώσει τα κακοήθη κύτταρα, αποκόβοντας το DNA που προκαλεί τον πολλαπλασιασμό τους. Η πιο διαδεδομένη μορφή ραδιοθεραπείας χρησιμοποιεί ακτίνες-χ (εικόνα 4), ή ηλεκτρόνια που προέρχονται από έναν γραμμικό επιταχυντή παρόμοιο αλλά πολύ μικρότερο από τον Μεγάλο Επιταχυντή Συγκρoυομένων Δεσμών Ηλεκτρονίων και Ποζιτρονίων του CERN, (Large Electron-Positron Collider, LEP). Οι ακτίνες-χ ή οι δέσμες ηλεκτρονίων οδηγούνται πάνω στον όγκο και Εικόνα 4: Ραδιοθεραπεία με χρήση ακτίνων-χ έχουν τόση ενέργεια όση χρειάζεται για να φτάσουν και να χτυπήσουν τα καρκινικά κύτταρα.

Η έρευνα στο CERN και οι ιατρικές εφαρμογές 451 Τη δεκαετία του 1960 τα νετρόνια μπήκαν στο παιχνίδι της ραδιοθεραπείας. Τα νετρόνια απελευθερώνουν ενέργεια με τρόπο διαφορετικό από τις ακτίνες-χ ή τα ηλεκτρόνια, πράγμα που τα καθιστά καταλληλότερα για τη θεραπεία ορισμένων όγκων. Κυκλικοί επιταχυντές που ονομάζονται κύκλοτρα (εικόνα 5) χρησιμοποιούνται για να παράγουν νετρόνια, επιταχύνοντας πρωτόνια που πέφτουν πάνω σε στόχους βηρυλλίου. Η θεραπεία με νετρόνια είναι πιο δαπανηρή από τη θεραπεία με ακτίνες-χ ή ηλεκτρόνια, αλλά έχει το πλεονέκτημα ότι τα κύκλοτρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την παραγωγή ραδιοφαρμάκων. Εικόνα 5: Κύκλοτρο Η πιο πρόσφατη εξέλιξη στο χώρο των επιταχυντών, είναι οι επιταχυντές πρωτονίων, που έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται για τη ραδιοθεραπεία ή την θεραπεία με αδρόνια, καθώς αυτό το αναπτυσσόμενο πεδίο έρευνας γίνεται ευρύτερα γνωστό. Το πλεονέκτημα των πρωτονίων είναι ότι εναποθέτουν όλη τους την ενέργεια στο ίδιο σημείο (εικόνα 6). Αυτό κάνει τη θεραπεία με αδρόνια ιδανική για όγκους που εμφανίζονται κοντά σε ζωτικά όργανα, όπου η ακρίβεια είναι θεμελιώδους σημασίας. Ήδη, σε Εργαστήρια Φυσικής στον Καναδά, τη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ιαπωνία, τη Ρωσία, τη Νότια Αφρική, τη Σουηδία, την Ελβετία, τη Μεγάλη Βρετανία και τις Ηνωμένες Πολιτείες, ασθενείς υποβάλλονται με επιτυχία σε θεραπεία με αδρόνια, με τη χρήση επιταχυντών των οποίων ο βασικός ρόλος είναι η καθαρή έρευνα. Εικόνα 6: Ακτινοβόληση όγκου με πρωτόνια Σήμερα οι περισσότεροι από τους επιταχυντές του CERN μοιάζουν πολύ λίγο με αυτούς που χρησιμοποιούνται στην ιατρική επιστήμη. Αλλά βρίσκονται στην πρώτη γραμμή της εξέλιξης, προωθώντας ακόμα περισσότερο την τεχνολογία με τη βοήθεια της οποίας υλοποιήθηκαν οι σύγχρονες εφαρμογές. Με την εμπειρία που έχει συσσωρευτεί σε αυτές τις πρωτοποριακές εγκαταστάσεις, το CERN σχεδιάζει έναν επιταχυντή πρωτονίων και ιόντων άνθρακα αποκλειστικά για ιατρικούς σκοπούς. Το πρόγραμμα αυτό είναι γνωστό ως PIMMS (Συσκευή Ιατρικής Μελέτης Πρωτονίων Ιόντων, Proton Ion Medical Machine Study), και αποτελεί μια πραγματικά διεθνή συνεργασία που φέρνει κοντά ερευνητές από το CERN, το γερμανικό εργαστήριο GSI, το αυστριακό Med-AUSTRON, και τον ιταλικό οργανισμό TERA.

452 Πρακτικά 1 ου Πανελληνίου Συνεδρίου ΠΠΣ Α/θμιας και Β/θμιας Εκπαίδευσης 5. Επίλογος Παρά το γεγονός, ότι η έρευνα στο CERN έχει ως βασικό αντικείμενό της τη Θεμελιακή Φυσική, δηλαδή τη μελέτη των συστατικών και των λειτουργιών του σύμπαντος, η παραγωγή γνώσης υψηλού επιπέδου, η πρωτοποριακή έρευνα, η οποία διεξάγεται, η χρήση των πλέον πολύπλοκων επιστημονικών οργάνων για τη μελέτη των βασικών συστατικών της ύλης, των στοιχειωδών σωματιδίων και των μεταξύ τους συγκρούσεων, έχουν ως αποτέλεσμα την παραγωγή υψηλής ποιότητας τεχνολογίας, η οποία διαχέεται σε βασικούς τομείς της καθημερινότητάς μας, βελτιώνει την ποιότητα της ζωής μας, απλουστεύει και επιταχύνει την επικοινωνία μεταξύ των ανθρώπων του πλανήτη μας, συμβάλλει στη βελτίωση των μεθόδων και της τεχνολογίας διάγνωσης ασθενειών και θεραπείας τους. Οι επιπτώσεις της έρευνας, η οποία πραγματοποιείται στο CERN στην κοινωνική μας πραγματικότητα, είναι δυνατόν να παρουσιαστούν και στο πλαίσιο της διδασκαλίας της Φυσικής στο Λύκειο, όπου το Αναλυτικό Πρόγραμμα το επιτρέπει, αλλά και στο πλαίσιο των Ερευνητικών Εργασιών, οι οποίες για πρώτη φορά εισήχθησαν κατα την τρέχουσα σχολική χρονιά στο Λύκειο. Με τον τρόπο αυτόν οι μαθητές/τριες θα αποκτήσουν κατα κύριο λόγο γνώσεις για την πορεία και τα επιτεύγματα της έρευνας στον χώρο της Φυσικής Υψηλών Ενεργειών. Οι γνώσεις αυτές, σε κείνους που έχουν την έφεση και τις ικανότητες είναι δυνατόν να αποτελέσουν και το κίνητρο ώστε να επιλέξουν τις σπουδές στις Φυσικές Επιστήμες, και να στελεχώσουν τελικά τις ερευνητικές ομάδες αυτού του χώρου. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Γεωργακάκος Π., Σκαλωμένος Α., Σφαρνάς Ν., Χριστακόπουλος Ι. (2011). Φυσική Γενικής Παιδείας Γ Γενικού Λυκείου. Αθήνα: ΟΕΔΒ. http://public.web.cern.ch/public/ http://www.physics.ntua.gr/popphys/articles/accel_applications.html http://panacea.med.uoa.gr/topic.aspx?id=918 Kορατζίνος Μ., CERN, «Υλη και Αντιύλη», Παρουσίαση στο πλαίσιο προγράμματος του CERN για καθηγητές Δ.Ε., Ιούλιος 2008.