Le misure dell’esperimento AMS-02 realizzate sulla Stazione Spaziale Internazionale migliorano la conoscenza delle proprietà dei raggi cosmici rivelando sottili differenze tra quelli pesanti e quelli leggeri, e fornendo così nuove opportunità per la comprensione delle origini e della propagazione delle particelle cosmiche
È senza sosta il lavoro dell’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) che, a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) dal 2011, continua lo studio dei raggi cosmici. La collaborazione scientifica dell’esperimento AMS ha, infatti, appena riportato una nuova misura di alta precisione sull’abbondanza e la forma dello spettro del flusso dei raggi cosmici primari Neon, Magnesio e Silicio.
L’analisi delle proprietà di questa classe di raggi cosmici, meno abbondanti di altri primari più leggeri quali Elio, Carbonio e Ossigeno, forniscono informazioni uniche per lo studio delle loro sorgenti astrofisiche nella Galassia e per la comprensione dei meccanismi della loro propagazione nel mezzo interstellare fino alla rivelazione nel Sistema Solare.
La ricerca completa è stata recentemente pubblicata su Physical Review Letters (PRL) e segnalata come Editor’s suggestion. Gli importanti risultati sono stati anche commentati in un articolo sulla rivista Physics della American Physical Society. Lo studio è stato realizzato nell’ambito di una collaborazione internazionale cui partecipano, a livello nazionale, ricercatori dell’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, delle Università di Bologna, Milano Bicocca, Perugia, Roma Sapienza, Roma Tor Vergata e Trento e dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
AMS-02 è uno spettrometro magnetico disegnato e costruito per la misura di precisione dei raggi cosmici nello spazio. Chiamato anche “Il cacciatore di antimateria e materia oscura” è posizionato sulla struttura di supporto trasversale della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Nel maggio 2011 nel corso della missione STS-134 Endeavour, AMS-02 è stato installato sulla ISS utilizzando il braccio meccanico CANADARM, manovrato dall’astronauta Roberto Vittori. Lo strumento è stato recentemente oggetto di alcune spettacolari attività extraveicolari destinate alla sua riparazione che hanno visto protagonista l’astronauta dell’ESA, Luca Parmitano. Le misure e le informazioni provenienti dall’analisi dei dati raccolti da AMS-02 negli ultimi 9 anni stanno fornendo un contributo determinante alla nostra conoscenza dei raggi cosmici. Tutti i dati prodotti da AMS, compresi questi appena pubblicati, sono liberamente accessibili attraverso il portale Cosmic Ray Database ospitato nello Space Science Data Center (SSDC) dell’Agenzia Spaziale Italiana
Le recenti osservazioni di AMS-02 migliorano notevolmente la nostra conoscenza delle proprietà delle specie nucleari primarie più pesanti, descritte in maniera solo approssimata dalle misure precedenti. I raggi cosmici Neon, Magnesio e Silicio, oggetto dello studio, mostrano difatti una simile dipendenza della loro intensità in funzione dell’energia, che risulta tuttavia differente da quella caratteristica dei raggi cosmici primari più leggeri quali Elio, Carbonio e Ossigeno, di fatto evidenziando che esistono diverse classi di raggi cosmici primari con differenti proprietà.
“L’analisi delle differenze e delle similarità tra queste classi di raggi cosmici nucleari – spiega Valerio Vagelli, ricercatore dell’ASI - potrebbe rivelare la necessità di esplorare nuovi scenari per riprodurre i dati osservati, svelando dettagli del mezzo interstellare o la presenza di nuove sorgenti di raggi cosmici nucleari. La scoperta di queste peculiarità, ad oggi non attese dai modelli teorici, conferma il potenziale unico che i dati raccolti dall’esperimento AMS-02 possono fornire ai fini di esplorare in profondità i meccanismi di origine e propagazione dei raggi cosmici sfruttando l’acceleratore di particelle naturale e unico: l’Universo”.
“Le grandi prestazioni e la lunga durata della missione di AMS-02 – commenta Paolo Zuccon, ricercatore dell'Università di Trento e dell’INFN, e responsabile nazionale per l'INFN di AMS - permettono di ottenere misure precise dei flussi di raggi cosmici, che per la prima volta rivelano loro proprietà singolari finora inaccessibili. Questa dettagliata conoscenza mette in discussione i modelli riguardo l’origine e la propagazione dei raggi cosmici e ci spinge a elaborare una più profonda comprensione dei fenomeni di alta energia che avvengono nella Galassia. Grazie alla precisione e all'accuratezza delle sue misure, AMS-02 ha il potenziale di osservare fenomeni di nuova fisica e affrontare problemi come la natura della materia oscura e l’origine della asimmetria materia-antimateria. Grazie all’intervento di riparazione effettuato con successo dalla NASA e da Luca Parmitano, AMS-02 continuerà a raccogliere dati almeno fino al 2028”.
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