Raggi Cosmici e Anti-Materia: WiZard-PAMELA e Gamma-400

Wizard - Pamela

Wizard è una collaborazione internazionale per la fisica dei raggi cosmici. Il suo scopo scientifico principale è misurare il flusso e lo spettro in energia di antiprotoni e positroni presenti nella radiazione cosmica per la ricerca di antimateria primordiale. L'importanza di questa analisi è legata alle domande fondamentali relative all'Universo e alla sua evoluzione ed è fortemente connessa con problemi di fisica delle particelle come la violazione CP/CPT e le Grand Unified Theories. Il gruppo Wizard-Trieste è ora coinvolto in PAMELA, un esperimento a bordo di satellite che sta svolgendo misure di lunga durata della radiazione cosmica su una vasta banda di energia. In particolare, PAMELA misura gli spettri di antiprotoni e positroni nella banda più ampia di energia mai raggiunta prima e ricerca antinuclei con una sensibilità senza precedenti. Inoltre, misura la componente nucleare leggera dei raggi cosmici e studia fenomeni connessi con la fisica solare e la terra. L'apparato è costituito da: un sistema di misura del tempo di volo, uno spettrometro magnetico, un sistema di anticoincidenza, un calorimetro elettromagnetico ad immagine, un sistema a scintillazione ed un rivelatore di neutroni.

Il gruppo di Trieste ha sviluppato il calorimetro elettromagnetico a silicio-tungsteno, dalla fase di progettazione alla costruzione finale. Inoltre, è stato incaricato di progettare la funzionalità del software della CPU di PAMELA, gestendo la corrispondente fase di sviluppo e di testing. Successivamente, nel corso del 2005 e 2006, il gruppo si è reso responsabile della fase di test e integrazione dell'apparato PAMELA con il satellite russo Resurs-DK1. Il 15 giugno 2006 l'esperimento PAMELA, montato sul satellite Resurs DK1, è stato lanciato dal cosmodromo di Baikonur e sta raccogliendo dati dal luglio 2006. Attualmente il gruppo di Trieste si occupa dello sviluppo software e dell'analisi dei dati scientifici.

Il gruppo WiZard di Trieste sta anche iniziando un nuovo esperimento, GAMMA400, i cui principali scopi scientifici sono l'osservazione di sorgenti gamma e l'emissione diffusa nella banda energetica da 30 MeV fino al TeV, la misura dei flussi di elettroni e positroni nei raggi cosmici da 1 GeV a 3 TeV, e dei nuclei da H a Fe ad alta energia.

 

Gamma-400

GAMMA-400 è una missione spaziale nata da una collaborazione italo-russa il cui lancio è previsto per il 2017. Sarà un satellite dedicato allo studio dei raggi cosmici e dei raggi gamma.
Grazie alla sua capacità di coniugare la rilevazione di raggi gamma nella banda di energia da 30 MeV a qualche TeV insieme con quella di elettroni, protoni e nuclei più pesanti, GAMMA-400 potrà risolvere alcune delle questioni ancora aperte nei campi della fisica dei raggi cosmici, dell'astrofisica e della cosmologia.

Nel campo dei raggi cosmici (elettroni, protoni e nuclei) lo scopo di GAMMA-400 è quello di studiare la loro origine, accelerazione e propagazione attraverso la galassia e lo spazio intergalattico, fornendo importanti informazioni sull'aumento della frazione di positroni rispetto agli elettroni ad energie maggiori di 10 GeV, già osservato da PAMELA e Fermi. Cercherà inoltre anisotropie nello spettro a energie superiori al TeV che potrebbero confermare la teoria dei residui di supernova come sorgenti dei raggi cosmici.  

Grazie al fatto che i fotoni raggiungono la Terra senza essere deflessi dai campi magnetici galattici, a differenza di quanto succede con i raggi cosmici, rilevando i raggi gamma è possibile studiarne direttamente le sorgenti. Tra gli obiettivi scientifici del satellite per quanto riguarda i raggi gamma a basse energie vi sono lo studio dei residui di supernova e delle pulsar per cercare conferme dei modelli di accelerazione dei raggi cosmici in tali sorgenti. Per quanto riguarda i gamma- ray burst, le osservazioni di GAMMA-400 potrebbero fornire una spiegazione del cut-off nel loro spettro. Questo cut-off potrebbe spiegare la mancanza di controparti ad alta energia per molti gamma-ray burst, come osservato da AGILE e Fermi. Inoltre GAMMA-400 potrà studiare brillamenti solari in una fase diversa del ciclo solare. Ad alte energie il satellite potrà studiare la luce diffusa di fondo di natura extragalattica, la quale fornisce indicazioni sul tasso di formazione stellare e perciò può fornire vincoli sui parametri cosmologici. Infine GAMMA-400 potrebbe essere in grado di rilevare il segnale derivante dall'annichilazione di particelle di materia oscura con una massa tra il GeV e il TeV  che fornirebbe una prova definitiva di uno dei possibili candidati per la materia oscura nel modello cosmologico di Cold Dark Matter.

Responsabile del gruppo di ricerca
Responsabile: 
Anna Gregorio

Info

Ultimo aggiornamento: 17-11-2017 - 18:50