AMS, gli esiti dell’esperimento spaziale schiudono nuove prospettive di ricerca

Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), esperimento al quale l’Italia prende parte con l’INFN e l’ASI, ha conseguito risultati di grande rilievo che gettano le premesse per nuove prospettive di ricerca nell’ambito dei raggi cosmici e della materia oscura.

Due articoli, pubblicati il 18 settembre 2014 su Physical Review Letter, illustrano il brillante traguardo raggiunto da AMS. Le misure del flusso di elettroni e positroni, grazie alla loro precisione e alla loro estensione in un intervallo di energia mai esplorato precedentemente, forniscono importanti informazioni sull’origine di queste componenti della radiazione cosmica e il loro legame con la materia oscura.

I risultati riguardano la misura di positroni fino a energie di 500 GeV ed elettroni a energie fino a 700 GeV, basati su 10 milioni di elettroni e positroni identificati tra i 41 miliardi di raggi cosmici raccolti nei primi 30 mesi della missione, in orbita sulla ISS dal maggio 2011.

“L’Universo è il laboratorio per eccellenza, dove materia ed energia coesistono – sottolinea il Presidente dell’ASI Roberto Battiston – in condizioni che spesso non possono essere riprodotte sulla Terra. Le misure di AMS-02 sono un indizio dell’esistenza di nuovi fenomeni fisici, la cui natura deve essere ulteriormente chiarita. Questi risultati sono stati resi possibili grazie alla precisione dei dati di AMS-02 che, cento anni dopo la scoperta dei raggi cosmici da parte di Victor Hess, ne permette lo studio con una accuratezza ineguagliabile. L’ASI con INFN e l’industria nazionale – conclude Battiston – ha dato un contributo determinante nel corso degli ultimi venti anni a questo successo della ricerca nazionale”.

La frazione di positroni osservata da AMS cresce rapidamente a partire da un’energia di 8 GeV, indicando l’esistenza di una nuova sorgente di questa componente di antimateria rispetto a quanto previsto dalla loro produzione “standard” nella radiazione cosmica. L’eccesso osservato di positroni appare isotropo entro un’incertezza del 3% suggerendo che non ci siano direzioni particolari da cui nasce questo eccesso di positroni.

Altro risultato di grande rilievo è lo studio del flusso separato di elettroni e positroni, ovvero la misura del numero di queste particelle che arriva nell’unità di tempo alla sommità dell’atmosfera terrestre, e ne caratterizza con estrema precisione l’andamento con l’energia.

I dati indicano chiaramente che non ci sono brusche variazioni nello spettro dei flussi di elettroni, confermando quindi che l’andamento con l’energia della componente dei positroni richiede la presenza di nuovi fenomeni per la loro produzione. Questi elementi sono di estrema importanza per tracciare un identikit di possibili sorgenti di antimateria e discriminare il contributo della materia oscura.

La missione AMS è frutto di una collaborazione internazionale, diretta dal Premio Nobel per la Fisica 1976 Samuel Chao Chung Ting. Di fondamentale importanza il contributo dell’Italia: la maggior parte dei rivelatori a bordo di AMS sono stati realizzati nel nostro paese grazie all’eccellenza scientifica e tecnologica raggiunta nel settore dai gruppi dell’INFN e delle Università coinvolte, cui si aggiunge l’apporto delle principali industrie aerospaziali italiane sotto il coordinamento dell’ASI.

Nello specifico, la collaborazione tra INFN e ASI ha riguardato sia la fase di sviluppo della strumentazione che l’attuale fase operativa e di analisi dei dati. Il Presidente dell’ASI Roberto Battiston, precedentemente all’Università di Trento/INFN-TIFPA, è deputy spokeperson della collaborazione internazionale. Bruna Bertucci dell’Università di Perugia/INFN-Perugia coordina la collaborazione italiana, che vede la partecipazione di cinquanta ricercatori dell’Università e delle Sezioni INFN di Bologna, Milano Bicocca, Perugia, Roma “La Sapienza”, Pisa, Trento e presso il centro ASDC.

Fonte: ASI