Impact of using different radiation therapy techniques in breat cancer: contralateral breast dose

RESUMO: O cancro de mama e o mais frequente diagnoticado a indiv duos do sexo feminino. O conhecimento cientifico e a tecnologia tem permitido a cria ção de muitas e diferentes estrat egias para tratar esta patologia. A Radioterapia (RT) est a entre as diretrizes atuais para a maioria dos tratamentos de cancro de mama. No entanto, a radia ção e como uma arma de dois canos: apesar de tratar, pode ser indutora de neoplasias secund arias. A mama contralateral (CLB) e um orgão susceptivel de absorver doses com o tratamento da outra mama, potenciando o risco de desenvolver um tumor secund ario. Nos departamentos de radioterapia tem sido implementadas novas tecnicas relacionadas com a radia ção, com complexas estrat egias de administra ção da dose e resultados promissores. No entanto, algumas questões precisam de ser devidamente colocadas, tais como: E seguro avançar para tecnicas complexas para obter melhores indices de conformidade nos volumes alvo, em radioterapia de mama? O que acontece aos volumes alvo e aos tecidos saudaveis adjacentes? Quão exata e a administração de dose? Quais são as limitações e vantagens das técnicas e algoritmos atualmente usados? A resposta a estas questões e conseguida recorrendo a m etodos de Monte Carlo para modelar com precisão os diferentes componentes do equipamento produtor de radia ção(alvos, ltros, colimadores, etc), a m de obter uma descri cão apropriada dos campos de radia cão usados, bem como uma representa ção geometrica detalhada e a composição dos materiais que constituem os orgãos e os tecidos envolvidos. Este trabalho visa investigar o impacto de tratar cancro de mama esquerda usando diferentes tecnicas de radioterapia f-IMRT (intensidade modulada por planeamento direto), IMRT por planeamento inverso (IMRT2, usando 2 feixes; IMRT5, com 5 feixes) e DCART (arco conformacional dinamico) e os seus impactos em irradia ção da mama e na irradia ção indesejada dos tecidos saud aveis adjacentes. Dois algoritmos do sistema de planeamento iPlan da BrainLAB foram usados: Pencil Beam Convolution (PBC) e Monte Carlo comercial iMC. Foi ainda usado um modelo de Monte Carlo criado para o acelerador usado (Trilogy da VARIAN Medical Systems), no c odigo EGSnrc MC, para determinar as doses depositadas na mama contralateral. Para atingir este objetivo foi necess ario modelar o novo colimador multi-laminas High- De nition que nunca antes havia sido simulado. O modelo desenvolvido est a agora disponí vel no pacote do c odigo EGSnrc MC do National Research Council Canada (NRC). O acelerador simulado foi validado com medidas realizadas em agua e posteriormente com c alculos realizados no sistema de planeamento (TPS).As distribui ções de dose no volume alvo (PTV) e a dose nos orgãos de risco (OAR) foram comparadas atrav es da an alise de histogramas de dose-volume; an alise estati stica complementar foi realizadas usando o software IBM SPSS v20. Para o algoritmo PBC, todas as tecnicas proporcionaram uma cobertura adequada do PTV. No entanto, foram encontradas diferen cas estatisticamente significativas entre as t ecnicas, no PTV, nos OAR e ainda no padrão da distribui ção de dose pelos tecidos sãos. IMRT5 e DCART contribuem para maior dispersão de doses baixas pelos tecidos normais, mama direita, pulmão direito, cora cão e at e pelo pulmão esquerdo, quando comparados com as tecnicas tangenciais (f-IMRT e IMRT2). No entanto, os planos de IMRT5 melhoram a distribuição de dose no PTV apresentando melhor conformidade e homogeneidade no volume alvo e percentagens de dose mais baixas nos orgãos do mesmo lado. A t ecnica de DCART não apresenta vantagens comparativamente com as restantes t ecnicas investigadas. Foram tamb em identi cadas diferen cas entre os algoritmos de c alculos: em geral, o PBC estimou doses mais elevadas para o PTV, pulmão esquerdo e cora ção, do que os algoritmos de MC. Os algoritmos de MC, entre si, apresentaram resultados semelhantes (com dferen cas at e 2%). Considera-se que o PBC não e preciso na determina ção de dose em meios homog eneos e na região de build-up. Nesse sentido, atualmente na cl nica, a equipa da F sica realiza medi ções para adquirir dados para outro algoritmo de c alculo. Apesar de melhor homogeneidade e conformidade no PTV considera-se que h a um aumento de risco de cancro na mama contralateral quando se utilizam t ecnicas não-tangenciais. Os resultados globais dos estudos apresentados confirmam o excelente poder de previsão com precisão na determinação e c alculo das distribui ções de dose nos orgãos e tecidos das tecnicas de simulação de Monte Carlo usados.---------ABSTRACT:Breast cancer is the most frequent in women. Scienti c knowledge and technology have created many and di erent strategies to treat this pathology. Radiotherapy (RT) is in the actual standard guidelines for most of breast cancer treatments. However, radiation is a two-sword weapon: although it may heal cancer, it may also induce secondary cancer. The contralateral breast (CLB) is a susceptible organ to absorb doses with the treatment of the other breast, being at signi cant risk to develop a secondary tumor. New radiation related techniques, with more complex delivery strategies and promising results are being implemented and used in radiotherapy departments. However some questions have to be properly addressed, such as: Is it safe to move to complex techniques to achieve better conformation in the target volumes, in breast radiotherapy? What happens to the target volumes and surrounding healthy tissues? How accurate is dose delivery? What are the shortcomings and limitations of currently used treatment planning systems (TPS)? The answers to these questions largely rely in the use of Monte Carlo (MC) simulations using state-of-the-art computer programs to accurately model the di erent components of the equipment (target, lters, collimators, etc.) and obtain an adequate description of the radiation elds used, as well as the detailed geometric representation and material composition of organs and tissues. This work aims at investigating the impact of treating left breast cancer using di erent radiation therapy (RT) techniques f-IMRT (forwardly-planned intensity-modulated), inversely-planned IMRT (IMRT2, using 2 beams; IMRT5, using 5 beams) and dynamic conformal arc (DCART) RT and their e ects on the whole-breast irradiation and in the undesirable irradiation of the surrounding healthy tissues. Two algorithms of iPlan BrainLAB TPS were used: Pencil Beam Convolution (PBC)and commercial Monte Carlo (iMC). Furthermore, an accurate Monte Carlo (MC) model of the linear accelerator used (a Trilogy R VARIANR) was done with the EGSnrc MC code, to accurately determine the doses that reach the CLB. For this purpose it was necessary to model the new High De nition multileaf collimator that had never before been simulated. The model developed was then included on the EGSnrc MC package of National Research Council Canada (NRC). The linac was benchmarked with water measurements and later on validated against the TPS calculations. The dose distributions in the planning target volume (PTV) and the dose to the organs at risk (OAR) were compared analyzing dose-volume histograms; further statistical analysis was performed using IBM SPSS v20 software. For PBC, all the techniques provided adequate coverage of the PTV. However, statistically significant dose di erences were observed between the techniques, in the PTV, OAR and also in the pattern of dose distribution spreading into normal tissues. IMRT5 and DCART spread low doses into greater volumes of normal tissue, right breast, right lung, heart and even the left lung than tangential techniques (f-IMRT and IMRT2). However,IMRT5 plans improved distributions for the PTV, exhibiting better conformity and homogeneity in target and reduced high dose percentages in ipsilateral OAR. DCART did not present advantages over any of the techniques investigated. Di erences were also found comparing the calculation algorithms: PBC estimated higher doses for the PTV, ipsilateral lung and heart than the MC algorithms predicted. The MC algorithms presented similar results (within 2% di erences). The PBC algorithm was considered not accurate in determining the dose in heterogeneous media and in build-up regions. Therefore, a major e ort is being done at the clinic to acquire data to move from PBC to another calculation algorithm. Despite better PTV homogeneity and conformity there is an increased risk of CLB cancer development, when using non-tangential techniques. The overall results of the studies performed con rm the outstanding predictive power and accuracy in the assessment and calculation of dose distributions in organs and tissues rendered possible by the utilization and implementation of MC simulation techniques in RT TPS.

Terra nativa : a relação eco-humana na vida e na obra de Ferreira de Castro

A presente investigação visou contribuir para o estudo da permeabilidade entre Ciência e Arte, explorando, nomeadamente, o diálogo frutífero entre a área científica interdisciplinar da Ecologia Humana e a Literatura Portuguesa. Neste sentido, configura o que pode entender-se como um ensaio de dupla interdisciplinaridade. Recorreu-se a uma metodologia híbrida que integra métodos e fontes das ciências do ambiente e sociais e da análise literária, cujos graus de objetividade variam entre si, e que pode filiar-se na recente área dos “mixed methods”, cuja exploração se acentuou nas últimas duas décadas na Europa e nos Estados Unidos. Em concreto, pretendeu-se analisar a representação literária da Natureza e do vínculo de interdependência que o ser humano estabelece com ela na obra de Ferreira de Castro (1898-1974) ‒ um dos mais aclamados e traduzidos escritores portugueses do século XX, fundador do “romance social” português ‒ e perceber em que medida essa representação irradia da experiência de vida em variados ambientes geográficos, da personalidade e da ideologia do escritor. A tese consta de duas partes principais, traçando a primeira uma “Ecobiografia” do escritor, que averigua a sua relação e a sua conceção pessoal sobre a Natureza; e dedicando-se a segunda à ecocrítica de quatro textos de ficção com cenários em áreas rurais de Portugal continental, escritos entre 1928 e 1947: Emigrantes (1928), “O Natal em Ossela” (1933), Terra Fria (1934) e A Lã e a Neve (1947). Defende-se que, num tempo anterior ao movimento ecológico português, esses textos continham já um significativo teor eco-humano. Apresentam, por isso, um grande potencial de difusão do ambiente biofísico e das modalidades relacionais que o ser humano instituiu com a terra numa época, revelando-se um valioso contributo para a História Ambiental do território português. Esta função extra-artística projeta-se nas gerações leitoras do presente e do futuro e pode atuar em benefício da consciência ambiental e de cidadania neste século XXI. Razão por que é devido à obra castriana este novo lugar na Cultura portuguesa, mais além e mais amplo que a sua aplaudida dimensão literária.

Terra Nativa. A relação eco-humana na vida e na obra de Ferreira de Castro

A presente investigação teve o apoio financeiro da FCT, através de uma Bolsa de Doutoramento.

El polen como bioindicador del impacto de la radiación UV B sobre los agroecosistemas marginales y los ecosistemas naturales de la Provincia de Córdoba

El objetivo del plan propuesto es investigar la respuesta del sistema reproductivo de las plantas superiores a un posible incremento de la UV B sobre la superficie terrestre, relacionado con la depleción de la capa de Ozono estratosférico. Los ecosistemas frágiles se verían afectados en su biodiversidad y los agroecosistemas de las zonas marginales en su productividad, si el sistema reproductivo (representado en nuestra hipótesis por el polen, como la estructura más expuesta a la radiación solar en la fase progámica durante su traslado al estigma), respondiera con cambios fisiológicos o mutaciones genéticas al incremento de la UV B. Se recoge y almacena polen de las especies problema, se lo irradia desde un simulador solar que consta de una fuente artificial de UV (lámpara HP A 400 Philips) en una cámara refrigerada. Se analizan los parámetros seleccionados: supervivencia, funcionalidad, actividad mitocondrial, cantidad y calidad de las proteínas. Se cuantifica la dosis de UV B necesaria para producir distintos tipos de daño en las especies y variedades estudiadas.

Engineering the thermal emission of macroporous silicon

Todos los cuerpos emiten luz espontaneamente al ser calentados. El espectro de radiacion es una funcion de la temperatura y el material. Sin embargo, la mayoria de los materiales irradia, en general, en una banda espectral amplia. Algunas matereiales, por el contrario, son capaces de concentrar la radiacion termica en una banda espectral mucho mas estrecha. Estos materiales se conocen como emisores selectivos y su uso tiene un profundo impacto en la eficiencia de sistemas sistemas tales como iluminacion y conversion de energia termofotovoltaica. De los emisores selectivos se espera que sean capaces de operar a altas temperaturas y que emitan en una banda espectral muy concisa. Uno de los metodos mas prometedores para controlar y disenar el espectro de emision termico es la utilizacion de cristales fotonicos. Los cristales fotonicos son estructuras periodicas artificiales capaces de controlar y confinar la luz de formas sin precedentes. Sin embargo, la produccion de dichas estructuras con grandes superficies y capaces de soportar altas temperaturas sigue siendo una dificil tarea. Este trabajo esta dedicada al estudio de las propiedades de emision termica de estructuras 3D de silicio macroporoso en el rango espectral mid-IR (2-30 m). En particular, este trabajo se enfoca en reducir la elevada emisividad del silicio cristalino. Las muestras estudiadas en este trabajo tienen una periodicidad de 4 m, lo que limitan los resultados obtenidos a la banda del infrarrojo medio, aunque estructuras mucho mas pequenas son tecnologicamente realizables con el metodo de fabricacion utilizado. Hemos demostrado que el silicio macroporoso 3D puede inhibir completamente la emision termica en su superficie. Mas aun, esta banda se puede ajustar en un amplio margen mediante pequenos cambios durante la formacion de los macroporos. Tambien hemos demostrado que tanto el ancho como la frecuencia de la banda de inhibicion se puede doblar mediante la aplicacion de tecnicas de postprocesado adecuadas. Finalmente hemos mostrado que es posible crear bandas de baja emisividad arbitrariamente anchas mediante estructuras macroporosas aperiodicas.

Dosimetria e avaliação da qualidade da imagem em um sistema de radiografia direta

Objetivo: Avaliar a dose glandular média utilizando um detector de estado sólido e a qualidade da imagem de um sistema de radiografia direta a partir de objetos simuladores. Materiais e Métodos: Irradiações foram realizadas utilizando o controle automático de exposição e placas de polimetilmetacrilato com diferentes espessuras para o cálculo da dose glandular média. A qualidade da imagem foi avaliada por meio das estruturas visualizadas nas imagens dos objetos simuladores. Resultados: Considerando a incerteza das medições, os resultados de dose glandular média estão de acordo com os valores fornecidos pelo equipamento e com os níveis de referência adotados internacionalmente. Os resultados obtidos a partir das imagens dos objetos simuladores estavam em conformidade com os valores de referência. Conclusão: Este trabalho contribui para verificar a conformidade do equipamento em relação a dose e qualidade da imagem.

Determinação do mecanismo de destruição de células mediado por meso-tetramesitylporfirina, octaetilporfirina, octaetilporfirina de vanadil e luz visível

A Terapia Fotodinâmica é um tratamento clínico empregado no combate a vários tipos de tumores. Nesta técnica, o paciente recebe uma certa dosagem de uma substância fotossensibilizadora que, por sua vez, acumula-se preferencialmente no tecido tumoral. Em seguida irradia-se luz visível, neste tecido, com a finalidade de se excitar o fotossensibilizador. Esta substância, excitada, pode transferir elétrons e/ou energia para o oxigênio, no estado fundamental, gerando espécies reativas de oxigênio como o radical superóxido e oxigênio singlete. O primeiro é gerado no mecanismo tipo I, pela transferência de elétrons, e o segundo no mecanismo tipo II, pela transferência de energia. Estas espécies reativas geram um estresse oxidativo, no tecido tumoral, levando as células cancerígenas à morte. Neste trabalho, foram avaliadas as propriedades fotossensibilizadoras de três porfirinas e constatou-se que as mesmas são capazes de destruir células, na presença de luz e oxigênio. Este evento foi mais pronunciado, na presença de água deuterada, e inibido por supressores de oxigênio singlete, indicando predominância do mecanismo tipo II.

Herramientas de la convención marco de Naciones Unidas sobre cambio climático en mitigación y adaptabilidad experiencias en Bangladesh y Países Bajos aplicables a Colombia

En las dos últimas décadas del siglo XX, y en el primer decenio del nuevo siglo, uno de los problemas más importantes con los que se enfrenta la humanidad en su conjunto es el cambio climático. Entendido como “un cambio de clima atribuido directa o indirectamente a la actividad humana que altera la composición de la atmósfera mundial y que se suma a la variabilidad natural del clima observada durante periodos de tiempo comparables” . Este cambio climático se ha manifestado por un aumento en la temperatura media de la superficie terrestre, esto es lo que generalmente se conoce como calentamiento global. La temperatura de la Tierra se determina por el equilibrio entre la velocidad en la que la luz solar llega a la superficie terrestre y la velocidad en que la Tierra calentada irradia la radiación infrarroja al espacio . “Se ha establecido que las temperaturas cálidas son el resultado directo de que parte del calor radiante de la Tierra sea atrapado por vestigios atmosféricos de vapor de agua, dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y otros gases de invernadero que absorben radiación infrarroja” . Estos gases actualmente se conocen como (GEI) y son los que componen el fenómeno de Efecto Invernadero

El derecho concursal en la teoría general de las obligaciones

Existe una tendencia generalizada que se ha venido gestando a los largo de los años con relación a la autonomía del Derecho Concursal como una disciplina jurídica independiente, en la medida en que algunas reglas e instituciones propias que rigen y estructuran a este tipo de procesos (los concursales) tienden a variar, desplazar o sustituir la aplicación de algunas normas que rigen en un contexto de normalidad. Por lo tanto, por medio del presente escrito se busca confirmar dicho planteamiento en relación con el Derecho de Obligaciones, es decir, veremos cómo instituciones propias del régimen concursal suscitan trascendentales incidencias en múltiples instituciones del Derecho de Obligaciones, en ocasiones confirmando las soluciones y reglas esbozadas en este último, y, en otras, introduciendo muy importantes variantes. Como consecuencia se propone que en el estudio de las instituciones del Derecho Concursal se considere la Teoría General de las Obligaciones, la cual irradia a aquél y el cual en gran medida se supedita a ésta.

La mujer educadora del hombre.

Analizar críticamente el mito educador y falso del culto poético a la mujer, representado en Ortega y Gasset. Así, pues, pretende ante todo examinar la propia actitud de Ortega ante la mujer. Ver cómo a través de la historia los hombres han escrito muchas páginas sobre la mujer hasta quedar convencidos de sus propias generalidades. La fijan como un ser inmutable, con características que sólo pueden afirmarse como circunstanciales en el devenir histórico. En cualquier situación de subdesarrollo científico, el peso de las tradiciones y de la autoridad es decisivo. Los presupuestos ideológicos y criterios de valoración son innamovibles y se atribuyen a las leyes de la naturaleza. La personalidad resulta de la integración de tres centros personales interrelacionados: yo psicosocial; yo del alma; y el yo espiritual, localizados, respectivamente, en tres zonas distintas de nuestra intimidad: vitalidad, alma y espíritu. La mujer no posee capacidad creadora, por lo que es más adaptable al medio socio-cultural que le es impuesto por los hombres, naturalmente. La influencia de la mujer en cuanto educadora irradia en todo el entorno, cuyos cimientos conmueve y transforma. La mujer es un ser, por naturaleza, inmaduro lo cual constituye su esencia. Los caracteres son la resultante de una actualización provocada por el medio de posibilidades dependientes de factores que podríamos llamar biológicos.

La memoria como escenario: la cárcel y el movimiento insurgente Alfaro Vive Carajo

El presente ensayo es un trabajo de la memoria social sobre el movimiento Alfaro Vive Carajo (AVC) que trascendió durante la década de los 80 en la escena política nacional a partir de acciones armadas poco o nada usuales. El documento reflexiona sobre el olvido intencionado que se ha hecho, tanto desde la historiografía como desde el estudio de la política del país, respecto a este actor social. Al recordarlo, se contextualiza el panorama de las insurgencias en América Latina y el Ecuador, lo que deja ver su protagonismo e incidencia en el presente, ya que el AVC construyó una identidad que se irradia en diversos escenarios, incluso en el de sus oponentes más visibles, como el del Partido Social Cristiano, pues fue durante el gobierno de León Febres Cordero, su máximo líder hasta hoy, que se instauró una política de terror desde el Estado para controlar a la oposición, a nombre de “combatir a la subversión”. Este aspecto, influyó en lo que posteriormente sería la emergencia indígena en el Ecuador, específicamente, porque aquel escenario canalizó un ambiente social dispuesto al diálogo entre la sociedad civil y el Estado. La transición que vivió el país durante la década de los 80 hace del AVC un actor político que incidió en el protagonismo de los movimientos sociales con un interés democrático, antes que de lucha de clases, como el movimiento de mujeres, de derechos humanos e indígena. No se trata de un antecedente cronológico que evolucionó de una forma a otra, sino de un referente que de manera paralela y desde diferentes políticas se cruzaron. El ensayo además introduce reflexiones relacionadas a la manera de narrar la memoria colectiva, ya que hace del testimonio la voz del documento, es decir, resalta la subjetividad de quien relata, no sólo por la proximidad con la experiencia referida, sino también por su agenda política implícita. Es una voz que camina en los trayectos paralelos de la ficción que transforma en lenguaje aspectos, cualidades y valores de la realidad que la ciencia describe, argumenta y demuestra. Por otro lado, el hablar del pasado se lo hace desde la cárcel, porque fue allí donde se develaron, en parte, las identidades clandestinas de los “subversivos”. La cárcel interpeló de forma imperativa y esto permitió poner al descubierto la manera de actuar de la organización clandestina, sobre todo, de ciertos liderazgos que se configuraron y dieron a conocer sus mejores performatividades. Trabajo de la memoria colectiva que deja abierto la articulación de otras voces.

Ponencia de inauguración del Coloquio Internacional Estudios Literarios y Estudios de la Cultura en América Latina: Reflexiones Desde el Centro del Sur

¿Por qué será que la literatura irradia un magnetismo curioso que la junta con el pensamiento latinoamericano y con otras ciencias sociales? Antes, esas disciplinas nos ofrecieron modelos de explicación de la realidad para nuestro campo de saber: la sociología, la filosofía y la antropología alimentaron nuestras metodologías de estudio de la literatura. Sin embargo, las letras, la literatura y el estudio de los hechos de la cultura hoy han colocado un eje importante a partir del cual podemos aproximarnos al diálogo con esas otras disciplinas. En esta Universidad, de hecho, las letras han sido un punto de articulación sustantiva con otros programas.

Processo de planejamento estratégico em universidade pública: o caso da Universidade Federal do Pará

The goal of this research is to check if the strategic planning developed between 2001 and 2009 into the State University of Para (Universidade Federal do Pará - UFPA) was consolidated into its Academic Centers as a management practice. To this end, we identified the planning formalization degree of the Academic Centers, the conceived tools for the planning, the conception and the methodological process used in the tools elaboration, as also its implementation. The research used a qualitative approach: it is descriptive and it uses the case study technique. The data were gathered from primary and secondary sources, through bibliography, documents, and field researches through semi-structure interviews. The analysis and data interpretation were done by each investigated Academic Center from the analytics categories guided by the specifics goals. We used theoretic fundamental based principles and the university as a study empiric reference based on its structure analysis, organizational processes and institutional strategic plan. We inspected how the strategic planning process was developed throughout the fixed period and how the investigated Academic Centers are from the collected documents and interviews. The theoretical foundation was built from three axis: the Brazilian undergraduate and posgraduate education system; the university itself including its singularity and complexity as an organization; and the planning as a strategic management process. The main results show us that the UFPA has updated regulatory milestones, presenting organizational structure, laws, instructions, manuals and deployed management model that give the strategic planning development conditions beyond its administration, i. e., into its Academic Centers. The centers also present those established milestones and develop the basic planning processes of the institution. Those processes are conceived based on the institutional strategic planning and the managers mainly use the procedural orientation defined by the university management, from where the conceptual foundation is originated and propagated. According to the literature and to the research done in this work, we can conclude that the Academic Centers from the UFPA developed the strategic planning practice. This planning is organized and founded and guided the plans and decisions which avoided the disordered management and, according to the managers, allowed the advances and performance improvement. We can conclude that the UFPA built an important foundation with respect to the management professionalization. On the other hand, we can not conclude that the management practice is consolidated since there are weaknesses into the structuring of the technical teams and there is not any management tool for the implementation of the elaborated plans

Emissione di Bremsstrahlung e applicazioni astrofisiche.

In ambiente astrofsico i principali meccanismi di produzione di energia sono associati a cariche elettriche in moto non uniforme. In generale è noto che cariche libere emettono radiazione elettromagnetica solamente se accelerate:una carica stazionaria ha campo elettrico costante e campo magnetico nullo, quindi non irradia, e lo stesso si ha per una carica in moto uniforme (difatti basta porsi nel sistema di riferimento solidale ad essa perchè si ricada nel caso precedente). In questo contesto si inserisce la radiazione di Bremsstrahlung, caratteristica dei plasmi astrofsici molto caldi e dovuta all'interazione coulombiana tra gli ioni e gli elettroni liberi del gas ionizzato. Data la piccola massa dell'elettrone, durante l'interazione lo ione non viene accelerato in maniera apprezzabile, quindi è possibile trattare il problema come quello di cariche elettriche negative decelerate dal campo coulombiano stazionario di un mare di cariche positive. Non a caso in tedesco la parola Bremsstrahlung signifca radiazione di frenamento". L'emissione di Bremsstrahlung è detta anche free-free emission poichè l'elettrone perde energia passando da uno stato non legato a un altro stato non legato. Questo processo di radiazione avviene nel continuo, su un intervallo di frequenze che va dal radio ai raggi gamma. In astrofsica è il principale meccanismo di raffreddamento per i plasmi a temperature elevate: si osserva nelle regioni HII, sottoforma di emissione radio, ma anche nelle galactic hot-coronae, nelle stelle binarie X, nei dischi di accrescimento intorno alle stelle evolute e ai buchi neri, nel gas intergalattico degli ammassi di galassie e nelle atmosfere di gas caldo in cui sono immerse le galassie ellittiche, perlopiù sottoforma di emissione X. La trattazione del fenomeno sarà estesa anche al caso relativistico che, per esempio, trova applicazione nell'emissione dei ares solari e della componente elettronica dei raggi cosmici. Infine la radiazione di Bremsstrahlung, oltre a permettere, solamente mediante misure spettroscopiche, di ricavare la temperatura e la misura di emissione di una nube di plasma, consente di effettuare una vera e propria "mappatura" del campo gravitazionale dei sistemi che hanno gas caldo.

Emissione di bremsstrahlung e applicazioni astrofisiche

La radiazione elettromagnetica è una singola entità, come si deduce dall’universalità delle leggi di Maxwell, nonostante lo spettro elettromagnetico sia caratterizzato da regioni a cui si associano nomi differenti. Questo implica l’esistenza di un meccanismo fondamentale comune alla base di tutti i processi di radiazione, che si identifica in una carica in moto non uniforme. Infatti una carica stazionaria ha un campo elettrico costante e un campo magnetico nullo, quindi non irradia; lo stesso vale per una carica in moto uniforme. La radiazione di Bremsstrahlung, che avviene nel continuo, spaziando dal radio ai raggi gamma, fu scoperta negli anni ’30 del secolo scorso, in seguito all’osservazione che la perdita di energia che subisce un elettrone attraversando la materia non è data unicamente dalla ionizzazione: l’elettrone, accelerato dal nucleo ionizzato, irradia e, di conseguenza, viene frenato. Letteralmente “Bremsstrahlung“ significa “radiazione di frenamento” e in astrofisica rappresenta il principale meccanismo di raffreddamento di un plasma a temperature molto elevate; nel seguente elaborato tale plasma sarà considerato monoatomico e completamente ionizzato. Dall’analisi dello spettro di Bremsstrahlung si possono rilevare la temperatura e la misura di emissione della nube di gas osservato, che consentono di ricavare la densità, la massa e la luminosità della nube stessa. Nel capitolo 1 vengono riportate la descrizione di questo processo di radiazione e le principali formule che lo caratterizzano, illustrate in ambiente semiclassico (Bremsstrahlung termica) e in ambiente relativistico (Bremsstrahlung relativistica). Nel capitolo 2 segue la trattazione di alcuni esempi astrofisici: le regioni HII; il gas intergalattico degli ammassi di galassie ed emettono principalmente nella banda X; le galassie Starburst; le binarie X; la componente elettronica dei raggi cosmici e i brillamenti solari; infine un accenno agli oggetti di Herbig-Haro.