Satellite Dampe: i raggi cosmici e la materia oscura, Perugia c’è

Pubblicati i primi risultati dell'esperimento su 'Nature': tracciatore al silicio del satellite costruito proprio in Umbria

‘Nature’, prestigiosa rivista scientifica mondiale, ha pubblicato i primi risultati dell’esperimento Dampe (Dark Matter Particle Explorer), in orbita su satellite dal dicembre di due anni fa, del 2015. Un esperimento che misura il flusso di elettroni e positroni cosmici di altissima energia (da 55 GeV a 4,6 TeV). Per la prima volta, misurando direttamente queste particelle nello spazio, si riesce a mettere in evidenza e valutare una brusca variazione, quella che viene definita ‘break’, nell’andamento del loro flusso in funzione dell’energia.

Per energie al di sopra di 0,9 TeV, il flusso di elettroni e positroni cambia il suo andamento, piegandosi, decrescendo più velocemente man mano che aumenta l’energia. Finora si era arrivati soltanto a una misurazione con esperimenti a terra, osservazioni dunque indirette. Il che portava a un’incertezza maggiore e a risultati in parte ancora preliminari.

Dampe è il primo satellite astrofisico cinese, nato da una collaborazione internazionale che vede al lavoro 100 tra tecnici, scienziati e studenti provenienti da istituzioni cinesi, svizzere e anche italiane, guidate dal Purple Mountain Observatory (Pmo) dell’Accademia cinese di scienze (Cas). Per l’Italia, ci sono una ventina di scienziati di Perugia, Bari e Lecce, più precisamente dell’Istituto di Fisica Nucleare e delle Università di Perugia, Bari e del Salento.

Giovanni Ambrosi, dell’Infn di Perugia, portavoce dell’esperimento, dice: “Il lavoro presentato oggi è un passaggio fondamentale per la collaborazione internazionale, e dimostra come mettere in orbita strumenti altamente sofisticati permetta di individuare nuovi fenomeni. Questo risultato è solo l’inizio del ricco programma scientifico che ci aspetta nei prossimi anni per capire il comportamento dell’universo alle alte e altissime energie, contribuendo a svelare la natura ultima della materia oscura, di cui sappiamo ancora molto poco”.

L’importanza di ciò che sta misurando Dampe è legata alla ricerca delle sorgenti di elettroni e positroni a energie del TeV; se siano di natura astrofisica, i pulsar per esempio, o se la loro presenza sia dovuta in parte alla materia oscura, cosa possibile per le caratteristiche di positroni osservati fino a quelle energie dall’esperimento Ams-02.

Bruna Bertucci, responsabile scientifica del progetto per l’Università di Perugia, aggiunge: “Questa nuova osservazione di Dampe può essere legata a un cambiamento delle caratteristiche delle sorgenti di elettroni e positroni a energie nel TeV. È proprio la ricerca di anomalie nel comportamento dei raggi cosmici più rari che ci spinge da più di 20 anni a progettare e coordinare esperimenti sempre più sofisticati in collaborazione con i principali istituti di ricerca e agenzie spaziali nazionali e internazionali”.

Il gruppo di scienziati italiano, in questi due anni, ha lavorato prevalentemente allo sviluppo di algoritmi per il riconoscimento delle diverse particelle (elettroni, fotoni, protoni, ioni). L’Istituto di Fisica Nazionale e l’Università di Perugia lavorano a queste ricerche dalla fine degli anni ’90, con gli esperimenti spaziali Fermi e Ams. È stata di Giovanni Ambrosi l’idea di costruire nei laboratori perugini il tracciatore al silicio, tecnologia avanzatissima per esperimenti nello spazio. La professoressa Bertucci, del Dipartimento di Fisica e Geologia, ha curato la qualifica spaziale dello strumento nelle strutture del laboratorio Serms, presso il Polo scientifico e didattico di Terni.

È dello scorso luglio la decisione della Nasa di qualificare nei laboratori Serms e Cem un nuovo sistema per l’upgrade controllo termico di Ams-02, da installare nel 2019 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Perugia (e Terni) sempre di più polo internazionale per le ricerche nello spazio.

Alessandro Pignatelli

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