AMS-02 e i flussi di raggi cosmici. Il contributo di Fisica e Geologia UniPg
L'esperimento AMS-02 svela nuove proprietà sulla variabilità temporale dei flussi di raggi cosmici
Il contributo dei ricercatori del Dipartimento di Fisica e Geologia UniPg alla collaborazione internazionale AMS-02
Un importante risultato relativo all’esperimento spaziale Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) è stato pubblicato sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters dell’American Physical Society. Gli editori della rivista, vista l’importanza del risultato ottenuto, hanno ritenuto di segnalarla come “PRL Editor’s suggestion”.
Lo studio analizza le variazioni temporali dei flussi degli elettroni nello spazio, indagando possibili cause di tali variazioni in relazione all’attività solare. Gli elettroni sono una componente piuttosto rara dei raggi cosmici, ma molto preziosa per comprendere i differenti meccanismi relativi all’interazione tra particelle cosmiche e fenomeni solari. L’esperimento AMS-02, operante sulla Stazione Spaziale Internazionale dal 2011, grazie alla sua grande sensibilità ha la possibilità di studiare i flussi di elettroni su base giornaliera. Il risultato ottenuto evidenzia, grazie alla sua precisione, l'esistenza di strutture temporali mai osservate prima nei flussi di elettroni cosmici.
I ricercatori e le ricercatrici del Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università degli Studi di Perugia hanno svolto un ruolo di primo piano nella progettazione e realizzazione dell’esperimento AMS-02 in tutte le sue fasi, e continuano tutt’oggi a supportare le attività di acquisizione e analisi dati e lo sviluppo di nuovi rivelatori da portare in orbita per migliorarne le prestazioni. L’esperienza con la collaborazione internazionale AMS ha portato all’acquisizione di nuove competenze sull’ambiente di radiazione nello spazio che verranno ulteriormente sviluppate nei prossimi anni grazie all’accordo di lungo termine dell’Ateneo con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) – CRISP - per lo sviluppo di nuove competenze innovative, e nel progetto del Dipartimento di eccellenza, Space and Universe Perugia Research Cluster (SUPER-C) in corso di avvio. Il Dipartimento di Fisica e Geologia è stato infatti selezionato come “eccellente” dal Ministero dell’Università e della Ricerca – SUPER-C -, garantendo quindi nel prossimo quinquennio un investimento di circa 9 milioni di euro sulle tematiche del progetto.
“Analizzando i dati raccolti da AMS-02 su un ciclo solare di undici anni abbiamo evidenziato una complessa relazione tra i flussi di specie di raggi cosmici con carica elettrica positiva, come i protoni, e quelli con carica negativa, ovvero gli elettroni. Solo grazie a uno spettrometro magnetico operato nello spazio, come AMS-02, è possibile misurare il segno della carica dei raggi cosmici e dunque ottenere questi risultati”, afferma Bruna Bertucci, professoressa al Dipartimento di Fisica e Geologia e vice-responsabile internazionale della collaborazione AMS. “La recente pubblicazione estende i risultati della campagna di misure di precisione delle evoluzioni temporali su scala giornaliera delle specie di flussi di raggi cosmici già intrapresa da AMS-02 con i risultati di protoni ed elio”.
“La misura relativa al flusso di elettroni è un traguardo importante per estendere la nostra comprensione dei processi di trasporto delle particelle cosmiche all’interno dell’eliosfera, e conferma le potenzialità dello strumento AMS-02 oltre il suo consolidato programma di scienza mirato alla ricerca di frontiera della fisica fondamentale nello spazio”, commenta Maura Graziani, ricercatrice del Dipartimento di Fisica e Geologia e responsabile locale del gruppo di ricerca UniPg e INFN dell’esperimento AMS. “La radiazione cosmica carica rappresenta uno dei principali rischi per la strumentazione e per la salute degli astronauti nello spazio", osserva Nicola Tomassetti, professore associato del Dipartimento e responsabile del programma Studi di radiazione dell’accordo UniPg e ASI. “Le misure di AMS-02 sono essenziali per migliorare le nostre valutazioni di esposizione alla radiazione durante le missioni di esplorazione spaziale.”
L’esperimento AMS-02 è frutto di un’ampia collaborazione internazionale a cui l’Italia partecipa con il supporto dell’ASI e dell’INFN, coinvolgendo ricercatori delle Università e delle Sezioni INFN di Bologna, Milano Bicocca, Perugia, Roma Sapienza, Roma Tor Vergata, Pisa, Trento e dell’ASI.
La pubblicazione
M. Aguilar et al. (AMS Collaboration), Temporal Structures in Electron Spectra and Charge Sign Effects in Galactic Cosmic Rays, Phys. Rev. Lett. 130, 161001, 2023.
DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.161001
L'esperimento AMS-02 sulla stazione spaziale internazionale. Sullo sfondo, un’immagine non in scala del sole durante una fase di alta attività. CREDITS: NASA (foto AMS e ISS) - Maura Graziani (fotomontaggio).