AMS, lo spettrometro che dà la caccia all'antimateria

AMS, lo spettrometro che dà la caccia all’antimateria

Nello spazio non ci sono solo i corpi celesti che conosciamo. Tra pianeti, stelle e satelliti trovano posto zone misteriose, dove agiscono forze ancora ignote. Sono fenomeni indagati dalla ‘nuova fisica’. Si tratta di una scienza che esanima tutto ciò che ha a che fare con la materia oscura, la supersimmetria e, in generale, tutto quello che non rientra nel Modello Standard della fisica delle particelle. Da 18 mesi la ‘nuova fisica’ si avvale di un alleato importante: è lo spettrometro magnetico Alfa. La sua sigla è Ams e dal 19 maggio 2011 è installato sulla Stazione spaziale internazionale. Oggi ci sono i primi risultati. Non solo i dati sono molto più precisi di quelli raccolti finora da PAMELA e Fermi, ma il numero di positroni catturati nei raggi cosmici è sorprendente: sono quasi 400.000.

I positroni sono rari e proprio per questo la loro presenza è molto sensibile a tutti i fenomeni legati all’antimateria. Ora, tutto sta a capire da dove arrivino. Negli ultimi 20 anni è stato dimostrato che quando l’energia cresce oltre una certa soglia, il loro rapporto con gli elettroni aumenta in maniera decisa. Ed è proprio questo l’indizio che segnala la presenza di fenomeni della ‘nuova fisica‘. Lo avevano dimostrato già PAMELA e Fermi, ma mai con una risoluzione così definita e con una mole di statistica come quella raccolta da Ams.



La misura dello spettrometro per la prima volta copre, con i dati di un singolo esperimento e con una precisione molto migliore che nel passato, l’intervallo di energia tra 0.5 GeV e 350 GeV e mette in evidenza come la la frazione anomala di positroni cresca senza interruzione da 10 a 250 GeV. Ma il ritmo a cui cresce si riduce di 10 volte tra 10 e 250 GeV. Per quanto riguarda la dipendenza dall’energia della frazione anomala di positroni tra 10 e 350 GeV la grande precisione dei dati di AMS-02, con una calibrazione energetica accurata al 2%, permette di affermare che non ci sono strutture fini in questo intervallo di energie. E poi, c’è l’anisotropia. Si tratta di quella proprietà per cui un materiale ha caratteristiche che dipendono dalla direzione lungo la quale vengono considerate. La misura di questo fenomeno non ne mostra nessuna apprezzabile. 


Tutti questi dati arrivano dall’analisi di più di 25 miliardi di eventi, che corrispondono più o meno all’8% dei dati che AMS raccoglierà nel corso della sua missione. Che potrebbe durare anche vent’anni. 

Ma come funziona, lo spettrometro? La sua strumentazione si basa su un magnete permanente, che è equipaggiato con una serie di rilevatori di particelle di precisione. Sono loro ad essere in grado di identificare i raggi cosmici provenienti dalle zone più remote dello spazio.

La prima pubblicazione sui risultati di AMS arriverà sulla rivista Physical Review Letters. Il momento rappresenta una pietra miliare nella storia dello spettrometro, a cui l’Italia ha dato un contributo importante grazie al lavoro dell’Agenzia spaziale italiana e dell’Istituto nazionale di fisica nucleare. Nella squadra di Ams ci sono centinaia di scienziati, ingegneri, tecnici e studenti provenienti da tutto il mondo, che da 18 anni lavorano fianco a fianco. La Collaborazione comprende 16 paesi in Europa, Asia e Nord America, sotto la guida del premio Nobel Samuel Ting, del MIT. Tutto questo, in stretto contatto con l’eccellente team della NASA dedicato al progetto, presso il Johnson Space Center.


foto_motore_universo_materia_oscuraMateria oscura, c’è la prima mappa
La materia oscura c’è, tutto sta a capire dove. Hanno provato a farlo gli scienziati del team del telescopio spaziale Planck dell’Esa, che, ora, hanno una mappa. E’ in tre dimensioni, due spaziali e una temporale, è completa e a tutto cielo. L’hanno ottenuta usando, al contrario, il fenomeno della lente gravitazionale. La presenza di materia oscura è segnalata dall’analisi della luce e del suo percorso: le lenti che gli agglomerati di materia oscura formano deviano la luce. Capire dove e sono e che forma hanno questi addensamenti porta alla mappatura. Naturalmente, è molto approssimativa: è come avere quella di un terreno osservando solo la neve che c’è sopra. Ma è un punto di partenza fondamentale per astronomi e cosmologi.

Le nanoparticelle in 3d 
Il nanomondo non è mai stato così ben visibile a occhio nudo. Non solo oggi abbiamo immagini dettagliate e video, ma sono anche in 3D. Un team di ricercatori ha accumulato una grande quantità di foto di una nanoparticella con un diametro di dieci miliardesimi di metro, scattate da angolazioni diverse. Poi, hanno aumentato la qualità delle immagini e le hanno messe insieme combinando diverse tecniche. Hanno così scoperto dettagli visibili soltanto in 3 dimensioni, importanti per capire le proprietà dei materiali di cui le nanoparticelle fanno parte. La nuova tecnica è la chiave di accesso per un intero mondo.

Prima il pc, poi la depressione 
Passare tante ore a navigare sul web fa diventare depressi nella vita reale. L’umore dei cibernauti che abitualmente dedicano attenzione e concentrazione a social network, mail e siti, crolla a picco al momento dell’ultimo clic. E’ la dipendenza da internet a scatenare questa reazione. I test hanno preso in considerazione persone con un’età media di 24 anni, ma i ricercatori che hanno condotto lo studio temono altre brutte sorprese. Oltretutto, c’è un secondo risultato che è emerso dalla ricerca, che mirava ad analizzare il benessere psicologico di chi è sempre connesso. I dipendenti da internet hanno spesso una storia di depressione pregressa, anticonformismo impulsivo o tratti di autismo.

Tra gli anelli e le lune del gigante 
Saturno svela, piano piano, i suoi misteri. La sonda Cassini ha scoperto che anelli e lune intorno al gigante del Sistema Solare sono fatti di materiali che hanno almeno 4 miliardi di anni. Per scoprire l’età lo spettrometro Vims ha analizzato il ghiaccio d’acqua e altri composti chimici. Il risultato è cheanelli di saturno cassini risalgono all’alba del nostro sistema. La conservazione del ghiaccio d’acqua è stata possibile perché il pianeta si trova oltre la ‘linea della neve’, che divide la zona interna del Sistema solare, più calda, dalla regione più esterna e fredda. Tutte le superfici di luna e anelli, poi, sono ricoperte da pulviscoli e polveri che ne colorano la superficie. A seconda della posizione, ci sono lune ‘sbiancate’ e anelli più o meno rossi. Una delle grandi sorprese emerse da questa ricerca, dicono i ricercatori, è stata quella di osservare la colorazione rossastra anche sulla superficie irregolare di Prometeo, una piccola luna di circa 100 km di diametro, molto simile a quella delle particelle che compongono l’anello nelle sue vicinanze.

Le foto presenti su www.diregiovani.it provengono da internet e si ritengono di libero utilizzo. Se è stata pubblicata un’immagine protetta da copyright, il legittimo proprietario può contattarci scrivendo a redazione@diregiovani.it : l’immagine sarà rimossa oppure accompagnata dalla firma dell’autore.

Le notizie del sito diregiovani sono utilizzabili e riproducibili, a condizione di citare espressamente la fonte «diregiovani.it» e l'indirizzo “ www.diregiovani.it