Settembre 2025
02 Set 2025 9:00 – 05 Set 2025 18:00
03 Set 2025 10:00 – 06 Set 2025 14:00
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Raggi Cosmici e Anti-Materia: l’Esperimento AMS
L’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) è un esperimento di fisica delle alte energie nello spazio, progettato per la misura dei raggi cosmici (RC), cioè delle particelle energetiche e dei nuclei completamente ionizzati che provengono dallo spazio. Gli obiettivi principali dell’esperimento sono la misura indiretta di materia oscura dai suoi prodotti di annichilazione, la ricerca di anti-materia primordiale, e la misura precisa di tutte le specie di RC, e della loro variazione in tempo, che permette anche la stima della dose di radiazione subita dagli astronauti utile per l’avanzamento dell’esplorazione spaziale.
Nel giugno del 1998, il prototipo dell’esperimento, il rivelatore AMS-01, ha volato a bordo dello space shuttle Discovery nella missione STS-91, mostrando la fattibilità dell’esperimento AMS. Ci sono voluti più di 10 anni per la progettazione e la realizzazione del modello finale dell’esperimento, il rivelatore AMS-02. AMS-02 è stato installato sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) il 19 maggio del 2011, durante la missione STS-134 dello space shuttle Endeavour. Da quel momento AMS-02 ha operato senza interruzioni, misurando il più grande numero di particelle mai visto da un singolo esperimento nello spazio (>220 miliardi), fatto che ha permesso di misurare gli spettri dei RC con una accuratezza mai raggiunta prima.
Tra il novembre 2019 e il gennaio 2020, in una serie di 4 complesse attività extra-veicolari Luca Parmitano (ESA) e Andrew Morgan (NASA) hanno installato un nuovo blocco di pompe necessarie per il buon funzionamento del sistema di raffreddamento del tracciatore al silicio di AMS-02. Grazie a questo intervento, AMS-02 sarà in grado di prendere dati per tutto il resto della durata della ISS, ad oggi proiettata fino ad almeno il 2030.
La collaborazione AMS è composta da oltre 500 scienziati di più di 50 istituzione differenti e provenienti da 16 paesi diversi, ed è guidata dal premio Nobel Samuel C.C. Ting. La collaborazione AMS Italia è costituita dalle Università e Sezioni INFN di Bologna, Milano Bicocca, Perugia, Pisa, Roma, Roma Tor Vergata, e l’Università e il centro INFN TIFPA di Trento. Grazie al forte supporto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), la collaborazione italiana ha sviluppato 3 dei principali sotto-rivelatori di AMS-02 (TOF, Silicon Tracker e ECAL), e si trova al centro della parte operazionale e di analisi dei dati dell’esperimento.
Il gruppo AMS di Bologna ha progettato e realizzato il sistema tempo-di-volo (Time-of-Flight system, TOF) sia di AMS-01 che di AMS-02. Il gruppo ha la responsabilità di questo sottosistema (monitoraggio, calibrazione, esperto on-call). Il TOF ha un ruolo importante all’interno di AMS, perché fornisce il trigger principale dell’esperimento, misura la velocità e il valore assoluto della carica delle particelle incidenti, e determina il senso di percorrenza delle particelle (dall’alto verso il basso, o viceversa) un ingrediente fondamentale per separare la materia dall’anti-materia.
Il gruppo di Bologna è anche coinvolto nell’analisi dei dati di AMS, per la misura dei flussi di nuclei nei RC, e nella loro variazione nel tempo. Per questi canali di misura il gruppo si è occupato dell’analisi principale, o di quella di controllo, che poi sono diventate pubblicazioni della collaborazione.
Il gruppo è anche attivo nel campo dell’interpretazione fenomenologica degli spettri di RC misurati da AMS, collaborando con i gruppi che hanno sviluppato i modelli numerici GALPROP (Stanford) e HelMod (Milano Bicocca), rispettivamente usati per modellizzare la propagazione dei RC nella galassia e nel sistema solare. Questa collaborazione ha portato alla pubblicazione di una serie di articoli in cui si è presentato un modello completo che riproduce gli spettri di RC misurati con alta precisione da AMS-02.
Il gruppo AMS di Bologna:
| Andrea Contin, Professore Ordinario |
Federico Palmonari, Professore Ordinario |
| Alberto Oliva, Ricercatore INFN |
Nicolò Masi, Ricercatore Universitario |
| Lucio Quadrani, Tecnico Universitario |
Giuliano Laurenti, Dirigente Tecnologo INFN |
| Mauro Lolli, Tecnico INFN |
Cristina Guandalini, Tecnico INFN |
