AMS e nuovi misteri nella radiazione cosmica

Nuovi risultati di alta precisione sui raggi cosmici osservati al di fuori dell'atmosfera terreste dallo spettrometro magnetico AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer) sono stati presentati durante l’evento di tre giorni "AMS Days at CERN", dal 15 al 17 aprile 2015. Sono il frutto delle registrazioni dei primi quattro anni di vita del potente rivelatore, che dal 16 maggio 2011 si trova a bordo dell'International Space Station (ISS).

AMS è uno strumento di precisione e di grande accettanza che utilizza tecniche avanzate di rivelazione sviluppate per la fisica delle particelle, ed è stato realizzato col determinante contributo italiano dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). È stato costruito per fornire una serie di informazioni ridondanti sui raggi cosmici e resistere per molti anni all’ambiente ostile presente nello spazio. L’accurato lavoro di analisi e di calibrazione ha portato a precisioni di circa l'1%, che non hanno precedenti nel campo.

Nella riunione del CERN sono stati presentati e discussi i dati basati su 60 miliardi di eventi di raggi cosmici. I risultati comprendono i flussi e gli spettri energetici di elettroni, positroni, protoni, antiprotoni e nuclei leggeri quali elio e litio, identificati con grande risoluzione, e il rapporto boro/carbonio, misurato fino a energie del TeV, sinora inesplorate.

I nuovi dati mostrano già il loro impatto sulla comprensione dei meccanismi di produzione e propagazione dei raggi cosmici. Studi teorici spiegano gli spettri osservati come dovuti ad acceleratori astrofisici vicini di alta energia, quali i residui di supernova (Supernova Remnants, SNR) and e "venti" di pulsar (Pulsar Wind Nebulae, PWN). Interpretazioni più "esotiche", che invocano l’annichilazione di particelle di materia oscura, incontrano al momento difficoltà a causa degli elevati valori dei tassi osservati.

La riunione è stata anche l'occasione di un intenso scambio di idee ed esperienze, sia sperimentali sia teoriche, sulla fisica dei raggi cosmici e delle particelle. Tutte le presentazioni sono accessibili in rete presso il sito del CERN.

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New high-accuracy results on cosmic rays, observed above the Earth atmosphere by the Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02), have been presented during the dedicated three-day event "AMS Days at CERN" from 15 to 17 April. The data have been recorded during its first four years, on board of the International Space Station (ISS) since 16 May 2011.

AMS is a precision, high acceptance, particle physics detector built with multiple redundancies and adapted to withstand the hostile environment of space over its long duration mission. The powerful detector has been built with a decisive Italian contribution, from the National Institute of Nuclear Physics (INFN) and the Italian Space Agency (ASI). The careful analysis and calibration work resulted in accuracies of about 1%, which are unprecedented in the field.

The data presented and discussed in the meeting are based on 60000 million cosmic ray events. They include the fluxes and energy spectra of electrons, positrons, protons, antiprotons, and light nuclei, such as He and Li, identified with high resolving capability, and the ratio Boron/Carbon, up to, for the first time, TeV energies.

The impact of the new data on the development of our understanding of the production and propagation mechanisms of cosmic rays is already visible. Theoretical studies can explain the observed spectra as due to high-energy nearby astrophysical accelerators, such as the Supernova Remnants (SNR) and Pulsar Wind Nebulae (PWN). More exotic interpretations, like dark matter particle annihilations, presently meet difficulties due to the large values of the observed rates.

The meeting was the occasion for an exchange of ideas and experiences and discussions, both experimental and theoretical, in cosmic rays and particle physics. All the presentations are available on the web at the CERN site.

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