Raggi cosmici vicino alla Terra : l’attività della collaborazione WiZard

Incontro Nazionale di Astrofisica delle Alte Energie

Roberta SparvoliINFN 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)

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 Spaziale3. Missioni su satellite

Obiettivi scientifici

Palloni

MASS1 (89)MASS2 (91)

TS93CAPRICE94

CAPRICE97CAPRICE98

Missioni passate e futureSatellite/Stazione Spaziale

1990

1995

2000

2005

Life Science SilEye-1 SilEye-2

Cosmic rays NINANINA-2PAMELA SilEye-3

rays AGILE ALTEAGLAST

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)

Interessi primari

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 atmosferici)

Palloni stratosferici

MASS - 1 (1989)MASS - 1 (1989)

MASS - 2 (1991)MASS - 2 (1991)

TrampSI (1993)TrampSI (1993)

CAPRICE (1994)CAPRICE (1994)

CAPRICE (1997)CAPRICE (1997)

CAPRICE (1998)CAPRICE (1998)

Spettro degli antiprotoni 500 MeV - 40 GeV

Spettri di e+ ed e- 500 MeV - 40 GeV

Spettri di p ed He 500 MeV – 200 GeV

Spettri di + e - nell’atmosfera

Principio dei rivelatori

Tecniche della fisica subnucleare nello spazio

Positroni e antiprotoni

Protoni ed elio

In totale, 30 articoli su rivista

Missioni INFN nello spazio SilEye-1 MIR 1995-1997 SilEye-2 MIR 1997-2001 AMS-01 Shuttle 1998 NINA-1 Resurs 1998 NINA-2 MITA 2000 SilEye-3 ISS 2002 Aprile PAMELA Resurs 2004 (primi mesi) AGILE MITA 2005 AMS-02 ISS 2006 ? ALTEA ISS 2006 ? GLAST Sat. 2006 EUSO ISS 2008 ?

Esperimenti SilEye-1, 2, 3

Abbondanze nucleari all’interno

della Stazione Spaziale MIR

SilEye-2

SilEye-1

SilEye-3

Missioni NINA 1 e 2Abbondanze nucleari e isotopiche: nuclei P-Fe

10-200 MeV/n

Raggi Cosmici: Galattici IntrappolatiSolari

NINA 1

NINA 2

Il razzo COSMOS in fase di lancio Plesetsk, Russia 15 luglio 2000

NINA2-MITA

89° 440 km

Il vettore ZENIT sulla rampa di lancio Baikonur, Kazakhstan 10 luglio 1998

NINA-RESURS

97° 810 km

Risultati

In totale, 12 articoli su rivista

L’esperimento PAMELA

TRDTRD

TRKTRK

NDND

TOFTOF

ANTIANTI

CALOCALO

Protoni 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 WMDR – 770 GV

Satellite Resurs-DK1Satellite Resurs-DK1

• 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 studiataVisit our web site http://wizard.roma2.infn.it