Raggi cosmici vicino
alla Terra :
l’attività della
collaborazione WiZard
Incontro Nazionale di Astrofisica delle Alte Energie
Roberta Sparvoli
INFN Roma II, Università di Roma “Tor Vergata”
La collaborazione WiZard
University and INFN, Bari (Italy)
• University and INFN, Florence (Italy)
• University and INFN, Naples (Italy)
• University of Rome Tor Vergata and INFN Roma2, Rome (ltaly)
• University and INFN, Trieste (Italy)
• Laboratori Nazionali di Frascati INFN, Frascati (Italy)
• Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara”, Consiglio Nazionale delle
Ricerche, Florence (Italy)
•
• Moscow State Engineering and Physics Institute, Moscow (Russia)
• Lebedev Physical Institute, Moscow (Russia)
• Ioffe Physical Technical Institute, St. Petersburg (Russia)
• Royal Institute of Technology, Stockholm (Sweden)
• University of Siegen, Siegen (Germany)
• NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt (USA)
• Particle Astrophysics Laboratory, New Mexico State University, Las Cruces
(USA)
Obiettivi scientifici
 Monitoraggio di raggi cosmici in un ampio
range di energia da misure dirette:
10 MeV < E < 200 GeV
 L’obiettivo e’ realizzato tramite:
1. Missioni con palloni stratosferici
2. Missioni su Stazione Spaziale
3. Missioni su satellite
Missioni passate e future
Palloni
MASS1 (89)
MASS2 (91)
TS93
CAPRICE94
CAPRICE97
CAPRICE98
1990
1995
2000
2005
Satellite/Stazione
Spaziale
Life Science
SilEye-1
SilEye-2
Cosmic rays NINA
NINA-2
PAMELA SilEye-3
g rays AGILE
ALTEA
GLAST
Interessi primari
 Misura dei flussi assoluti e degli spettri
energetici degli antiprotoni e positroni
• Collisione inelastica di protoni ed alfa con il mezzo
interstellare
• Annichilazione o decadimento di materia oscura
nell’alone della nostra Galassia
• Buchi neri primordiali prodotti nei primi istanti del
Big-Bang
• Sorgenti extragalattiche
 Ricerca di antinuclei
• Ricerca di antinuclei di alta energia da domini oltre
il limite esplorato con i raggi gamma (10 Mpc ed
oltre)
Ma anche ...
 Natura ed origine dei raggi cosmici
 Meccanismi di produzione, accelerazione e
propagazione dei raggi cosmici
 Misura dei flussi e degli spettri energetici di
elettroni, protoni, alfa, necessari per una
interpretazione non ambigua di segnali di
materia esotica
 Misura dei flussi dei muoni a varie altezze
nell’atmosfera (anomalia dei n atmosferici)
Palloni stratosferici
 MASS - 1 (1989)
 MASS - 2 (1991)
 TrampSI (1993)
 CAPRICE (1994)
 CAPRICE (1997)
 CAPRICE (1998)
Principio dei rivelatori




Spettro degli
antiprotoni
500 MeV - 40 GeV
Spettri di e+ ed e500 MeV - 40 GeV
Spettri di p ed He
500 MeV – 200 GeV
Spettri di + e nell’atmosfera
Tecniche della fisica
subnucleare nello spazio
Positroni e antiprotoni
Protoni ed elio
In totale, 30 articoli su rivista
Missioni INFN nello spazio
 SilEye-1
 SilEye-2
 AMS-01
 NINA-1
 NINA-2
 SilEye-3
 PAMELA
 AGILE
 AMS-02
 ALTEA
 GLAST
 EUSO
MIR
MIR
Shuttle
Resurs
MITA
ISS
Resurs
MITA
ISS
ISS
Sat.
ISS
1995-1997
1997-2001
1998
1998
2000
2002 Aprile
2004 (primi mesi)
2005
2006 ?
2006 ?
2006
2008 ?
Esperimenti
SilEye-1, 2, 3
SilEye-2
SilEye-1
Abbondanze nucleari
all’interno della
Stazione Spaziale MIR
SilEye-3
Missioni NINA 1 e 2
Abbondanze nucleari e
isotopiche: nuclei P-Fe
10-200 MeV/n
Raggi Cosmici:
Galattici
Intrappolati
Solari
NINA 1
NINA 2
NINA-RESURS
NINA2-MITA
97° 810 km
89° 440 km
Il vettore ZENIT sulla rampa di lancio
Baikonur, Kazakhstan 10 luglio 1998
Il razzo COSMOS in fase di lancio
Plesetsk, Russia 15 luglio 2000
Risultati
In totale,
12 articoli
su rivista
L’esperimento PAMELA
TOF
 Protoni

TRD
ANTI
TRK
CALO
ND




80 MeV – 700 GeV
Antiprotoni 80 MeV – 190 GeV
Elettroni
50 MeV – 3 TeV
Positroni
50 MeV - 270 GeV
Nuclei
< 700 GeV/n
Limite per Antinuclei 10-8
Massa del rivelatore 440 Kg
Potenza 355 W
MDR – 770 GV
Satellite Resurs-DK1
Satellite Resurs-DK1
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•
Massa totale: 10 ton
Per PAMELA: 750 Kg
Orbita ellittica: 300-600 Km
Inclinazione: 70.4°
Periodo di operazione: 3 anni
Lanciatore: SOYUZ
Base di lancio: Baikonur
Data di lancio prevista:
Primo trimestre 2004
Flussi attesi da PAMELA
Stato dell’esperimento
Conclusioni
 Dal 1989 la collaborazione WiZard studia la
radiazione cosmica diretta
 Al suo attivo ha gia’ 11 missioni nello spazio
 Nel 2004 verra’ lanciata la missione piu’
importante della collaborazione
(experimento PAMELA)
 Il futuro prevede l’esplorazione della
radiazione gamma, finora mai studiata
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