AMS
alla ricerca dell’antimateria

Il passato:
AMS-01
missione STS-91, giugno 1998
10 giorni sul Discovery

Il presente:
costruzione di AMS-02

Il futuro:
AMS-02
missione sulla ISS
3(+) anni, ottobre 2003
Davide Vitè - Universita' di Ginevra
Torino, 15.9.2000
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AMS nello spazio
un payload per navette o stazioni
spaziali
 un grande spettrometro magnetico
 il primo esperimento di fisica delle
particelle nello spazio
 il più grande rivelatore in silicio in
funzione nel 1998

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AMS
Physics Goals (1)

Misura degli isotopi di H, He,… C
– origine dei raggi cosmici e propagazione
nella nostra galassia

Antiprotoni e positroni
– ricerca di sorgenti esotiche

Fotoni di alta energia (> 1 GeV)
– complementare ai telescopi terrestri e agli
apparati su satelliti
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AMS
Physics Goals (2)
Ricerca di antimateria:
scopo principale di AMS, fino a |Z| = 6

Evidenza d’antimateria:
antistelle, antimateria
primordiale

Spiegazione per la formazione
di dominî di antimateria?

Assenza d’antimateria:
quale spiegazione per la
scomparsa dell’antimateria?
(strong CP-violation?)
L’antielio potrebbe avere origine dalla nucleosintesi
primordiale OPPURE da antistelle
L’anticarbonio potrebbe solo venire da antistelle!
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Apparato per il volo
precursore: AMS-01 (1)

Costruzione
– montaggio, integrazione, test di sistema
– qualificazione spaziale : outgassing,
vibrazioni

Magnete permanente
– diametro 1.2m, altezza 80cm, 1900 kg
– 0.15 T
– elementi di Nd-Fe-B ad alto campo
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Apparato per il volo
precursore: AMS-01 (2)

Tracker
– 4 piani interni e 2 piani esterni
parzialmente equipaggiati (~40%)
– 57 moduli composti da 11-15 rivelatori a
microstrip in silicio, doppia faccia, DC
– front-end Viking/High Dynamic Range
4ms peaking time, 0.7 mW/canale
– 365W assegnati (1 kW totale), 0.5 Mbit/s
(1 in tot.), 5MHz ADC sui TDR esterni
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Apparato per il volo
precursore: AMS-01 (3)

Time-of-flight - 4 piani
– trigger
– velocità e |carica|

Anticoincidenza - 16 contatori
– controllo del background (albedo)

Aerogel Threshold Cherenkov
– 2 piani
– 168 10x10cm2 celle solide, 7cm spessore
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La missione Discovery STS-91
2-12 giugno 1998
Test finali al KSC ed installazione sullo
Shuttle Discovery
 Lancio: data download al JSC

– slow rate, high rate data link
Atterraggio al KSC: rientro in Europa
 Beam test (+ muoni cosmici)

– GSI-Darmstadt: elio, carbonio
– Cern: particelle cariche (pioni, muoni)
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Risultati da AMS-01 STS-91

Ricerca di antielio
– 2,86 milioni di nuclei di elio osservati
– rigidità (p/Z): da 1 a 140 GV
Ricerca dell’antimateria
 Spettri dei protoni cosmici

– da 0.1 a 200 GeV

Raggi gamma
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AMS sulla Stazione Spaziale
Internazionale: AMS-02

Ottimizzazione del progetto finale
– qualificazione spaziale degli elementi

montaggio, completa qualificazione
spaziale, prove a lungo termine
– <2000 kg, 2kW, 10g, T, (micro)meteoriti

installazione sulla Stazione Spaziale
– da 3 a 5 anni di presa dati

(se ci sarà un rifornimento di elio…)
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L’apparato per ISS:
AMS-02 (1)

Magnete superconduttore


Tracker: 8 strati completi


spin-off di Oxford Instruments, 1T (0.14T)
192 moduli di 7-15 rivelatori a microstrip in
silicio, DC, risoluzione 10mm/30mm, 200.000
canali
Synchrotron Radiation Detector (SRD)


raggi X da elettroni di alta energia in B(E)
2400 elementi cristallo/PMT, 4800 canali
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L’apparato per ISS:
AMS-02 (2)

RICH: Aerogel radiator, /  10-4
– identificazione di carica fino a Z  26 per
raggi cosmici fino a 13 GeV per nucleone

ECAL: 3d sampling calorimeter
– 80 strati di piombo e fibre, 15.5 X0
– 0.5 GeV - 1 TeV, esclusione protoni  10-4

TRD (Transition Radiation Detector)
– 20 strati di radiatori e tubi proporzionali
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quindi…… (conclusioni)

Per il futuro, ci attende…
– molto lavoro...

la costruzione di AMS-02 deve iniziare
– molti dati...

dal 2003 per 3 anni (o più)
– e molto divertimento !!!


Cern --> Nasa
acceleratori --> particelle primordiali
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