AMS-02 TVT test a ESTEC

AMS-02 è uno spettrometro magnetico di grandi dimensioni realizzato  per operare nello spazio. Tra le tante sfide del progetto, la principale è stata quella di mettere a punto un sistema magnetico in grado di lavorare nello spazio in sicurezza e per un periodo prolungato.

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La Collaborazione di AMS ha sviluppato due magneti:

- Un magnete permanente (Permanent Magnet, PM) che opera a temperatura ambiente. Il PM è composto da 6000 blocchi in lega di Neodimio accuratamente magnetizzati e poi incollati assieme. Questo magnete è stato già utilizzato nel prototipo di AMS, AMS-01, che ha volato nella missione Shuttle STS-91 nel 1998.

- Un magnete superconduttore (Superconducting Magnet, SCM) in grado di operare a una temperatura di 4 gradi sopra lo zero assoluto (0 K). Il SCM è composto da 14 bobine di materiale superconduttore avvolte su una robusta struttura d’alluminio. La corrente che circola permanentemente nelle bobine  genera al centro di AMS un campo magnetico fino a 0.87 Tesla di intensità. Per essere mantenuto alla bassissima temperatura di lavoro, il SCM necessita di un continuo raffreddamento realizzato tramite un contatto termico con una grande massa di elio superfluido (2500 litri) alla temperatura di 1.8 Kelvin. Il magnete superconduttore è stato testato nel large space simulator al centro ESA, ESTEC di Nordwijk in Olanda nell’aprile del 2010 dando buoni risultati.

Entrambi i sistemi magnetici hanno la stessa configurazione del campo, il cosiddetto anello magico, che assicura al magnete un momento di dipolo netto trascurabile e impedisce che, una volta installati nello spazio, ci siano accoppiamenti con il campo magnetico terrestre, cosa che disturberebbe l’orbita della Stazione Spaziale. I due magneti hanno anche dimensioni simili e presentano le stesse interfacce con i rivelatori dell’esperimento, sono quindi meccanicamente intercambiabili.

L’elettronica di AMS è una sfida tecnologica a sè stante. Lo spazio è infatti un ambiente estremamente ostile per le apparecchiature elettroniche data la presenza della radiazione cosmica. L’elettronica di AMS consta di oltre 600 diversi computer dotati di chip tolleranti alla radiazione, sviluppati appositamente per la fisica delle alte energie, circa 10 volte più veloci dei normali computer.

Per una descrizione dei sottosistemi di AMS-02, segui i link sotto riportati:

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Il Magnete curva in direzioni opposte particelle e antiparticelle

Il Transition Radiation Detector (TRD) identifica la popolazione di elettroni e positroni presente nei raggi cosmici

Il Time-of-Flight System (ToF) avvisa i rivelatori dell’arrivo di un raggio cosmico

Il Silicon Tracker (Tracker) rileva il segno della carica della particella permettendo di separare la materia dall’antimateria

Il Ring-Imaging Cherenkov Detector (RICH) misura con alta precisione la velocità dei raggi cosmici

L’Electromagnetic Calorimeter (ECAL) misura l’energia di elettroni, positroni e raggi γ

L’Anti-Coincidence Counter (ACC) rigetta i raggi cosmici che attraversano le pareti del magnete

Il Tracker Alignement System (TAS) controlla la stabilità dell’allineamento del tracciatore al silicio

Lo Star Tracker e il GPS stabiliscono l’ora, la posizione e l’orientamento dell’esperimento AMS-02

L’elettronica trasforma i segnali provenienti dai rivelatori di particelle in informazioni digitali pronte per essere trasmesse a terra e successivamente analizzate