Nuovi risultati dall’esperimento EEE al Liceo A. Scacchi di Bari Nuovi risultati...

Nuovi risultati dall’esperimento EEE

al Liceo A. Scacchi di Bari

100° Congresso Nazionale Società Italiana di Fisica – Pisa -

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

2L.S.S. “A. Scacchi” – Bari Collaborazione EEE

100° Congresso Nazionale SIFPisa, 24 settembre 2014

Il progetto Extreme Energy EventsSi 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.

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.

•MIUR• Centro Fermi• CERN• CNR• Dipartimenti di Fisica delle Università Italiane• FEMCCS• INFN• INGV • SIF• WFS



Il rivelatore MRPCE’ 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.

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 camere.

eee.centrofermi.it/video

eee.centrofermi.it/video



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, affidati a docenti – tutor •Seminari tematici vengono organizzati in collaborazione

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



Anno Scolastico 2013/2014Monitoraggio delle variazioni giornalierenel 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 GalassiaMoto 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



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)

31-mar 1-apr 2-apr 3-apr 4-apr 5-apr 6-apr995

1000

1005

1010

1015

1020

17

17.5

18

18.5

19

19.5

Data gg/mm/aaaa

Pres

sion

e at

mos

feric

a (m

bar)

Rate

EEE

Bar

i (H

z)



Coefficiente barometricoL’assorbimento delle particelle da parte delle molecole d’aria dipende dalla pressione atmosferica secondo una legge di tipo esponenziale:

O, in forma differenziale:

peRR 0

Rdp

dR

1000 1002 1004 1006 1008 1010 1012 1014 101617

17.5

18

18.5

19

19.5

f(x) = − 0.0613355908448528 x + 80.4603198383217

Correlazione rate Bari vs p dal 31 marzo al 5 aprile

Pressione atmosferica (mbar)

Rate

EEE

Bar

i (H

z)



Per piccole variazioni di pressione: R0 = valor medio del rate

MRPC EEE Bari: MRPC EEE Catania: MRPC EEE Altamura:

mbar/%29,0

)1(0 pRR mbar/%28,0

mbar/%40,0

31/3/14 1/4/14 2/4/14 3/4/14 4/4/14 5/4/14 6/4/1417.0

17.5

18.0

18.5

19.0

19.5Rate corretto dati non corretti Pa

Data (gg/mm/aaaa)

Rate

EEE

Bar

i (H

z)

L.S.S. “A. Scacchi” – Bari Collaborazione EEE100° Congresso Nazionale SIFPisa, 24 settembre 2014

31 marzo-5aprile 2014: BARI e OULU a confronto

(Oulu data on http://cosmicrays.oulu.fi/)

31-mar 1-apr 2-apr 3-apr 4-apr 5-apr 6-apr-3.0

-2.5-2.0

-1.5-1.0

-0.5

0.00.51.0

1.52.0

OULU

Bari

Data

Varia

zion

e Co

nteg

gi %

http://cosmicrays.oulu.fi/

L.S.S. “A. Scacchi” – Bari Collaborazione EEE100° Congresso Nazionale SIFPisa, 24 settembre 2014

Analisi armonica BARI e OULU a confronto

2E-02 3E-02 4E-02 5E-02 6E-02 7E-02 8E-02 9E-02 1E-010.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0.14

0.16

0.18

EEE BARI

OULU

h-1

U.A

.

12 h

Spettro di potenza del rate

24 h



Conclusionihttp://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



•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




Ma non basta……

Daily variations understood to result from a combination of inward diffusion along the spiral interplanetary magnetic field and outward convection by the solar wind.

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.

SUN

450

Itan

Iradial I

Solar wind

Cosm

ic Rays

G.F. Krymsky, 1964.



Attività svolta nell’a.s. 2013/2014: Monitoraggio delle variazioni giornaliereI 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/)


http://www.meteobari.com/

http://www.meteobari.com/

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