PROGETTO EEE:

RISULTATI SCIENTIFICIStefano Grazzi,

Centro Studi e Ricerche ‘Enrico Fermi’, Roma

Lodi, Liceo Gandini, 18/11/2016

Primi Risultati scientifici ottenuti dal Progetto EEE

• Coincidenze tra due telescopi vicini

• Rivelazione del Forbush Decrease

• Eventi verso l’alto

• Anisotropie

COINCIDENZE TRA TELESCOPI

Eventi visti ‘contemporaneamente’ da 2 o più telescopi sono coincidenze

Due o più telescopi ‘vicini’ possono studiare gli sciami

Ottima sincronizzazione tra i telescopi -> GPS ed elettronica

Dati puliti e ridotto ‘rumore’-> attenta messa a punto dei telescopi

Costanza e durata della presa dati -> monitoraggio continuo dell’apparato

e risoluzione celere dei problemi

Singolo telescopio studia effetti locali o variazioni flusso dei RC

Forbush Decrease

Effetto Pressione/Temperatura (stazione meteo)

Effetto Notte/Giorno

Anisotropie

COINCIDENZE TRA TELESCOPI

Requisito primo per coincidenze è che eventi

rilevati siano ‘simultanei’ -> Non è sufficiente

ΔT di arrivo delle particelle per verifica

coincidenze dipende da distanza telescopi:

Direzione angolare di arrivo dello sciame

Posizione angolare dei telescopi dall’asse dello

stesso

Correzioni ci permettono di selezionare

correttamente i dati e riducono il fondo di

coincidenze casuali

COINCIDENZE TRA TELESCOPI

Quante coincidenze vediamo? -> dipende da distanza telescopi

Le stazioni più vicine (CERN01/CERN-02, 30 m) vedono 2131 coincidenze al giorno

Le stazioni più lontane (SAVO-01/SAVO-02, 1180m) vedono circa 5 coincidenze al giorno

30 m 1180 m

COINCIDENZE TRA TELESCOPI

I risultati dell’analisi coincidenze finora

raccolti sono in buon accordo con le

previsioni

Ricerca continua:

Coincidenze tra telescopi più distanti

(sciami più estesi)

SAVO-03/SAVO-02 (1710 m)

CAGL-03/CAGL-01 (2350 m)

CATA-01/CATA-02 (3034 m)

Coincidenze a tre telescopi (minore S/ )

Migliorare l’analisi con nuovi parametri

FORBUSH DECREASE

Variazione transitoria del flusso dei

raggi cosmici osservati sulla

Terra, causati da eruzioni solari

(CME e Brillamenti).

1937-38 - Prima osservazione

sperimentale del fenomeno a

opera di S. E. Forbush.

analisi statistica approfondita e degli

effetti barometrici e di temperatura sul

flusso dei RC.

FORBUSH DECREASE

Brillamento: violenta eruzione di materia che esplode dalla fotosfera (E≈ 1025J)

CME (coronal mass ejection): è una espulsione di materiale dalla corona solare (E≈ 1023-24J) verso il mezzo interstellare.

Plasma costituito da protoni ed elettroni

Il campo magnetico portato da queste emissioni (‘ejecta’) comprime e spazza via le particelle cariche che incontra nel suo tragitto.

si crea un deficit di particelle cariche

FORBUSH DECREASE

FORBUSH DECREASE

FORBUSH DECREASE

Studi di questo fenomeno sono solitamente effettuati da stazioni con

rilevatori di neutroni o satelliti.

Oulu in Finlandia o Mosca in Russia.

Prime osservazioni con telescopi EEE nel febbraio 2011 con un piccolo

numero di stazioni.

FORBUSH DECREASE

Primo passo:

sapere quando è avvenuto un’espulsione di

materia solare di grande magnitudo

esistono sistemi di allerta ed archivi di questi

fenomeni (http://tesis.lebedev.ru/)

Identificato il periodo in cui si è verificato un

evento solare

selezionati i dati contenenti variazione del

flusso raggi cosmici,

corretti per pressione e temperatura,

confrontati con i dati dai monitor di neutroni,

FORBUSH DECREASE

FORBUSH DECREASE

Obiettivi futuri:

Aumentare il numero di stazioni attive durante questi fenomeni

Impegno da parte di tutti che siano pronte e funzionanti

Migliorare l’analisi

Entrare a far parte ufficialmente della rete che monitorano il fenomeno

EVENTI VERSO L’ALTO

I dati ci danno molte informazioni

Tempo di volo (TOF) -> differenza di tempo tra camera alta e camera bassa

Vi sono eventi con tempo di volo negativo

EVENTI VERSO L’ALTO

Come interpretiamo questi

eventi?

Una possibilità:

e± relativistico prodotto da

decadimento di μ± (τ= 2.2 μs)

EVENTI VERSO L’ALTO

Come verifichiamo l’ipotesi?

Ricerca combinazioni evento verso

l’alto preceduti da verso il basso

Studio della TDP (time difference to

previous event)

Cercare possibili correlazioni con

tempo di decadimento del muone

EVENTI VERSO L’ALTO

Come verifichiamo l’ipotesi?

Ricerca combinazioni evento verso

l’alto preceduti da verso il basso

Studio della TDP (time difference to

previous event)

Cercare possibili correlazioni con

tempo di decadimento del muone

1 popolazione con β <1 identificata

chiaramente

con TDP ~ 2.2 μs

EVENTI VERSO L’ALTO

Da analisi trovata famiglia di eventi con TDP compatibile col tempo di

decadimento del muone

Quanti sono?

Su di un campione di 1,3 108 eventi analizzati

~ 0,005% sono decadimenti (il 6% degli eventi verso l’alto)

Futuro:

Aumentare la statistica

Migliorare l’analisi

Localizzare i punti in cui avviene il decadimento

ANISOTROPIE

RC galattici -> distribuzione isotropa.

Tuttavia alcune indicazioni da vari esperimenti di deviazioni dalla isotropia (<10-3) a basse energie

Possibili effetti che le causano:

ERC << 1015 eV(PeV)

Interferenza da fenomeni di larga scala e peculiarità dei campi magneti locali

ERC < 1012 eV(TeV)

Fenomeni consistenti dalla Eliosfera e di origine terrestre

Effetto Compton-Getting, dovuto al moto della terra intorno al sole

Previste anisotropie dell’ordine 10-4

ANISOTROPIE

Come le rileviamo?

Livelli di anisotropie < 10-3 richiedono per essere rilevate:

Ricostruzione delle direzioni di arrivo dei RC

Rilevatori traccianti -> Camere MRPC

Grande statistica -> Lunghi tempi di acquisizione (anni)

Prese dati continue nel tempo

ANISOTROPIE

Come facciamo l’analisi?

Portare i dati su ‘Mappa del cielo’

Coordinate eventi con tracce

locali (θ, φ, t) -> equatoriali (ascensione

retta, declinazione)

a tenere conto del movimento della

Terra

ANISOTROPIE

Come facciamo l’analisi?

Dati corretti per l'accettanza e tempo di

esposizione

(20 eventi fasulli per ogni reale)

Esclusi dall'analisi giorni con tempo di

esposizione troppo discontinuo

ANISOTROPIE

Cosa abbiamo rilevato?

Da analisi preliminare di 109 eventi

da 23 stazioni diverse

Tracce di alcune anisotropie

Statistica ancora troppo bassa

Incrementare stazioni e tempi di

acquisizione

CONCLUSIONI

Queste ed altre analisi sono in corso

Risultati presenti/futuri possibili grazie a sforzi per preparare i

telescopi ma soprattutto grazie al monitoraggio che permette

agli apparati di funzionare in continuo

Ruolo fondamentale svolto in larga parte da studenti e referenti

GRAZIE PER L’ATTENZIONE E BUON LAVORO

EVENTI VERSO L’ALTO

Come verifichiamo l’ipotesi?

Ricerca combinazioni evento verso

l’alto preceduti verso il basso

Studio della TDP (time difference to

previous event)

Cercare possibili correlazioni con tempo

di decadimento del muone

2 popolazioni con β <1 identificati

chiaramente