LA SCIENZA


“IL SENSAZIONALE OBIETTIVO DI AMS È QUELLO DI SONDARE L’IGNOTO: PER AFFERRARE I FENOMENI DELLA NATURA CHE NON SIAMO NEMMENO IN GRADO DI IMMAGINARE O CHE CI SFUGGONO PERCHÉ NON ABBIAMO GLI STRUMENTI ADATTI A SCOPRIRLI”

(S.C.C. Ting)

Il Cosmo è il Laboratorio con la L maiuscola, dove i raggi cosmici possono essere osservati ad energie più alte di quelle raggiungibili da qualsiasi acceleratore. AMS-02, il primo spettrometro magnetico di grandi dimensioni mai lanciato in orbita, sfrutterà le particolarissime condizioni ambientali dello spazio per cercare di comprendere meglio il nostro Universo e contribuire a capirne la struttura. Questo sarà possibile ricercando la materia mancante e misurando con elevatissima accuratezza la composizione dei raggi cosmici nella regione energetica del TeV (teraelettronvolt, 1015 eV). Inoltre, AMS cercherà le strangelets, una ipotetica nuova forma di materia composta dai cosiddetti quark strani.
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Antimateria

Evidenze sperimentali suggeriscono che la nostra galassia è fatta di materia; tuttavia ci sono più di 10 miliardi di galassie nell’Universo e, secondo la teoria del Big Bang, all’origine del tutto doveva esserci un quantitativo identico di materia e antimateria. Oggi assistiamo a un’asimmetria in questo senso: le teorie che cercano di spiegarla in qualche modo non sono compatibili con misure sperimentali. Se l’antimateria nucleare esiste o meno nell’Universo è dunque un interrogativo assai rilevante per l’astrofisica delle particelle dei nostri giorni e per la cosmologia. L’osservazione di un solo nucleo di anti-elio sarebbe una prova diretta dell’esistenza di un gran quantitativo di antimateria che si cela da qualche parte nell’Universo. Nel 1998, AMS-01 stabilì il limite superiore di 10−6 per il rapporto del flusso anti-elio/elio nell’Universo. Adesso AMS-02, migliorando la sensibilità rispetto ad AMS-01 di tre ordini di grandezza, raggiungerà il limite di 10−9, ampliando notevolmente il volume di Universo che può essere testato per cercare antimateria primordiale.

.» Per approfondire: L’Antimatter Academy al CERN

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“NON C’È MAI STATO NELLA STORIA DELLA SCIENZA UN MOMENTO IN CUI FOSSIMO COSÌ CONSAPEVOLI DELLA NOSTRA IGNORANZA: OGGI SAPPIAMO SOLTANTO CHE NON SAPPIAMO NULLA DI CIÒ CHE COSTITUISCE IL 95% DEL NOSTRO UNIVERSO”

(R. Battiston)


Credit: NASA / WMAP Science Team

Dark matter

La materia visibile nell’Universo, come per esempio le stelle, costituisce il 5% circa del bilancio totale di massa-energia nell’Universo. Il restante 95% è buio, o meglio è in parte materia oscura (il 23% della massa dell’Universo) e in parte energia oscura (il resto). La natura esatta delle due componenti oscure non è nota. Uno dei candidati preferiti come costituente della materia oscura è il neutralino, una particella molto pesante ma che interagisce debolmente. Se queste particelle esistessero, potrebbero collidere tra loro dando origine a eccessi di particelle cariche o neutre che possono essere rivelte da AMS-02. Picchi o strutture anomale nello spettro di energia di positroni, anti-protoni e raggi gamma, potrebbero essere la traccia dell’esistenza dei neutralini o di altre particelle candidate per la materia oscura.

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Strangelets

Anche se tutta la materia presente sulla Terra è costituita da due tipi di quark, l’up e il down, sperimentalmente ne sono stati scoperti sei: up, down, strange, charm, bottom e top. Viene da chiedersi se per caso esista della materia fatta dai tre quark up, down e strange. Particelle di questo tipo sono previste dalla teoria e sono state battezzate strangelets. Le strangelets possono avere una grossa massa e un basso rapporto carica/massa: si tratterebbe di un tipo di materia esotica, del tutto nuova, che AMS-02 potrebbe rivelare nel corso delle operazioni sulla ISS.

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Composizione e flusso dei raggi cosmici

AMS-02 sarà operativo sulla ISS per più di dieci anni, durante i quali acquisirà un enorme quantità di dati e potrà determinare variazioni a lungo termine di composizione e flusso delle particelle dei raggi cosmici, dai protoni al ferro, su un ampio intervallo di energia. Questi dati miglioreranno la nostra comprensione dei processi di propagazione nel mezzo interstellare e dei meccanismi all’origine dei raggi cosmici. Inoltre conoscere meglio i raggi cosmici, significa poter far funzionare meglio i voli interplanetari: i raggi cosmici galattici, per esempio, sono un forte ostacolo per i voli spaziali verso Marte; misure accurate delle caratteristiche dei raggi cosmici permetteranno di mettere a punto le opportune contromisure.