100° Congresso Nazionale Società Italiana di Fisica – Pisa -
Nuovi risultati dall’esperimento EEE
al Liceo A. Scacchi di Bari
Attività scientifica e didattica nell’ambito
del progetto Extreme Energy Events .
Osservazione delle variazioni giornaliere
della frequenza dei conteggi dei
raggi cosmici.
M. Abbrescia - B. Fanti - N. Fusco - M. Gaeta M.F. Muscarella
Collaborazione EEE.
VI - Fisica generale, didattica e storia della fisica
24 Settembre 2014
Il progetto Extreme Energy Events
Si propone lo studio dei raggi cosmici di alta
energia mediante un array di rivelatori
MRPC ubicati in laboratori e scuole
distribuiti in varie zone della nostra
penisola.
Gli studenti e i
docenti vengono
coinvolti in ogni fase
del progetto, dalla
costruzione degli
apparti al CERN, al
monitoraggio degli
stessi e all’analisi dei
dati.
Pisa, 24 settembre 2014
•MIUR
• Centro Fermi
• CERN
• CNR
• Dipartimenti di Fisica delle Università
Italiane
• FEMCCS
• INFN
• INGV
• SIF
• WFS
Concepiti per lo studio delle
correlazioni di sciami atmosferici, i
singoli rivelatori si prestano ad
osservazioni di vario genere, quali
le variazioni dovute ad attività
solari o all’alternanza giorno-notte.
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eee.centrofermi.it/video
Il rivelatore MRPC
E’ costituito da tre camere
ad elettrodi piani resistivi
mantenuti ad una ddp di
circa 20kV , suddivisi in 6
sottili gap da lastre di vetro
e riempiti di una miscela di
C2H2F4 e SF6.
Pisa, 24 settembre 2014
La ionizzazione prodotta dalla particella
carica che attraversa la camera produce
un segnale sulle strip di rame che
rivestono gli strati più esterni della
camera e che costituiscono gli elettrodi
di lettura, registrato dall’elettronica di
front-end ed elaborato in modo da
poterne ricavare le coordinate del punto
di impatto .
La traiettoria della particella si deduce
dalle coordinate dei segnali sulle tre
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camere.
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eee.centrofermi.it/video
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L’ attività didattica e scientifica allo Scacchi
•Il gruppo EEE conta ogni anno circa 30 -50 studenti del triennio e 4
docenti
•Vengono annualmente organizzati corsi di formazione sulla fisica
dei raggi cosmici, sul funzionamento del telescopio e sul software
dedicato;
•Il training sul monitoraggio dell’apparato avviene per piccoli gruppi,
•Seminari tematici vengono organizzati in collaborazione
affidati a docenti – tutor
con l’INFN e con il dipartimento di Fisica dell’Università
di Bari
•Le attività di diffusione (workshop, settimana della
cultura scientifica, apertura dei laboratori alle scuole del
territorio) sono affidate alle performance dei ragazzi
•Si visitano i principali laboratori nazionali ed europei
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Anno Scolastico 2013/2014
Monitoraggio delle variazioni giornaliere
nel flusso di arrivo dei raggi cosmici @ Liceo Scacchi
• L’intensità dei raggi cosmici può essere soggetta a variazioni:
– Anisotropia riconducibile al moto dell’osservatore rispetto al «plasma»
dei raggi cosmici (Effetto Compton-Getting)
• Moto del sistema solare rispetto alla Galassia
• Moto della Terra rispetto al Sole
– Anisotropia riconducibile alla propagazione dei raggi
cosmici nel sistema solare dovuta alla configurazione del
campo magnetico interplanetario.
• A livello del mare, la variazione è dovuta
essenzialmente ad effetti sulla produzione e
propagazione di muoni nell’atmosfera
– Variazione della densità con temperatura e pressione
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5
1016
19.4
1014
19.2
1012
19
1010
18.8
1008
18.6
1006
18.4
1004
18.2
1002
18
1000
31-mar
1-apr
2-apr
3-apr
4-apr
5-apr
Rate EEE Bari (Hz)
Pressione atmosferica
(mbar)
Per osservare queste variazioni è necessario collocarsi in periodi di
quiete dell’attività solare ed effettuare una correzione rispetto alle
variazioni di pressione atmosferica (www.meteobari.it)
17.8
6-apr
Data gg/mm/aaaa
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Coefficiente barometrico
R  R0 e
p
• O, in forma
differenziale:
dR
 R
dp
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Correlazione rate Bari vs p dal 31 marzo al 5 aprile
19.4
19.2
19
Rate EEE Bari (Hz)
• L’assorbimento
delle particelle da
parte delle
molecole d’aria
dipende dalla
pressione
atmosferica
secondo una legge
di tipo
esponenziale:
18.8
18.6
18.4
18.2
18
17.8
1000
y = -0,0613x + 80,46
1005
1010
1015
1020
Pressione atmosferica (mbar)
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Per piccole variazioni di pressione:
MRPC EEE Bari:

MRPC EEE Catania: 
MRPC EEE Altamura:
19.4
19.2
R  R0 (1  p) R0
= valor medio del rate
 0,28% / mbar
 0,29% / mbar
 0,40% / mbar
Rate corretto
dati non corretti Pa
Rate EEE Bari (Hz)
19.0
18.8
18.6
18.4
18.2
18.0
17.8
31/3/14
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1/4/14
2/4/14
3/4/14
4/4/14
Data (gg/mm/aaaa)
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5/4/14
6/4/14
x1
8
31 marzo-5aprile 2014:
BARI e OULU a confronto
2.0
(Oulu data on http://cosmicrays.oulu.fi/)
Variazione Conteggi %
1.5
1.0
0.5
0.0
-0.5
-1.0
-1.5
OULU
-2.0
Bari
-2.5
-3.0
31-mar
Pisa, 24 settembre 2014
1-apr
2-apr
3-apr
4-apr
Data
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5-apr
6-apr
Analisi armonica
BARI e OULU a confronto
Spettro di potenza del rate
0.18
24 h
0.16
0.14
U.A.
0.12
12 h
EEE…
OULU
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
0.00
2.E-02
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4.E-02
6.E-02
h-1
8.E-02
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1.E-01
Conclusioni
http://liceoscacchibari.it/
• Il telescopio EEE si conferma uno strumento versatile, utile all’avviamento
di docenti e studenti ad una attività di «ricerca» vera e propria, che li
costringe a misurarsi con problematiche di fisica e di analisi dati al di fuori
dei collaudati percorsi didattici.
• Sul piano formativo, affidare agli studenti il monitoraggio di una
strumentazione delicata e costosa li responsabilizza ed insegna loro a
rispettare gli impegni.
• Ogni volta che si pone la necessità di cambiare strategia, si scopre di aver
imparato dagli errori commessi.
• Si acquisiscono le doti di precisione e cura dei dettagli, pazienza e
ostinazione nel perseguire i risultati, umiltà e senso di collaborazione.
• Sul piano scientifico, i dati registrati dal telescopio EEE confermano un
buon accordo con dati di osservatori «professionali» e sono utili anche allo
studio delle piccole variazioni nel flusso dei raggi cosmici.
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ALTRE SLIDES
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L’ attività didattica e scientifica allo Scacchi
•Correzione del grafico della
rate per il coefficiente
barometrico
•Esame della variazione
percentuale della rate in un
periodo di tempo
opportunamente scelto e
confronto con i dati
dell’osservatorio di neutroni
di Oulu
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Ma non basta……
SUN
Daily variations understood to result from a combination
of inward diffusion along the spiral interplanetary
magnetic field and outward convection by the solar
wind
wind.
450
I
Iradial
Itan
Cosmic Rays
If we decompose cosmic ray flux into
radial and tangential components,
radial flux of galactic cosmic rays will be
compensated by solar wind convective outflow.
Tangential component, due to Earth’s rotation,
causes variation with maximum at 18:00 local
time.
Solar
G.F. Krymsky, 1964.
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L’ attività didattica e scientifica allo Scacchi
Attività svolta nell’a.s. 2013/2014:
Monitoraggio delle variazioni
giornaliere
I ragazzi hanno acquisito un livello di
abilità tale da procedere
sistematicamente a:
•Raccolta dati e plottaggio della
frequenza di acquisizione deducibile
mediante il software “Rate
converter”
•Raccolta e organizzazione dei dati
della pressione atmosferica messi a
disposizione da centraline meteo.
(http://www.meteobari.com/)
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