COSÌ IL SOLE MODULA PARTICELLE E ANTIPARTICELLE

Allerta raggi cosmici, con otto mesi d’anticipo

Uno studio dell’Università di Perugia, Infn e Università di Lisbona, combinando misure sperimentali e calcoli numerici, ha stabilito la presenza di un “ritardo temporale” di 245 giorni nell’effetto di modulazione solare dei raggi cosmici galattici. Il risultato ha implicazioni per l’astrofisica delle alte energie, la fisica solare e la meteorologia spaziale

Rappresentazione artistica dell’eliosfera. Crediti: Nasa/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Investigare il fenomeno della modulazione solare dei raggi cosmici galattici: questo il fine di una ricerca, i cui risultarti sono ora pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, condotta in collaborazione tra Università di Perugia, Infn e Università di Lisbona. A tal fine i ricercatori hanno analizzato una grande quantità di dati, provenienti da missioni spaziali e da osservatori terrestri, con l’obiettivo di costruire un nuovo modello numerico di trasporto di particelle cariche nel Sistema solare. Dall’analisi è emersa l’evidenza di un “ritardo” di 245 giorni (circa 8 mesi) tra l’attività magnetica del Sole e l’intensità del flusso di particelle che bombarda il nostro pianeta. Questa evidenza rivela nuove proprietà nella dinamica del trasporto delle particelle nello spazio interplanetario, proprietà che sono alla base del fenomeno della modulazione solare.

La ricerca è stata svolta nell’ambito del progetto europeo MAtISSE, un’azione Marie Skłodowska-Curie coordinata dal Dipartimento di fisica e geologia dell’Università di Perugia. «Si tratta di un progetto fortemente multidisciplinare che investe questioni di fisica fondamentale, come l’origine dei raggi cosmici e dell’antimateria, e le coniuga con gli interessi fortemente applicativi della meteorologia spaziale», commenta Nicola Tomassetti, coordinatore della ricerca. «I raggi cosmici rappresentano uno dei grandi misteri irrisolti la cui esplorazione comincia dal sistema solare. Questo progetto aggiungerà un piccolo ma importante tassello al grande puzzle di informazioni della nostra conoscenza dell’universo».

Il risultato ha anche implicazioni per la meteorologia spaziale, un campo di studi interdisciplinare che sta assumendo sempre più rilevanza nell’agenda dei programmi spaziali. Secondo gli autori della ricerca, l’esistenza di un ritardo nell’effetto di modulazione potrà consentirci di prevedere l’intensità dei raggi cosmici in arrivo con largo anticipo, attraverso l’osservazione diretta dell’attività solare. Negli ultimi mesi, ad esempio, l’attività solare è stata registrata in costante diminuzione in termini di numero di macchie solari, per cui gli scienziati si aspettano che il flusso delle particelle cosmiche continuerà progressivamente ad intensificarsi nei prossimi mesi. La possibilità di prevedere il flusso di radiazione nello spazio ha un’importanza cruciale per la pianificazione delle missioni spaziali, in particolare per valutare i rischi per gli astronauti e le strumentazioni in orbita.

L’esperimento Ams-02 a bordo della Stazione spaziale internazionale. Crediti: Nasa/Ams Collaboration.

Infine, i ricercatori hanno anche effettuato delle predizioni teoriche per la modulazione delle particelle di antimateria, come i positroni o gli antiprotoni, le quali forniscono indicazioni preziose circa una serie di nuovi fenomeni fisici, tra cui la prova indiretta delle particelle che compongono la materia oscura. La verifica di queste predizioni è oggetto di studio da parte dell’’esperimento Alpha Magnetic Spectrometer (Ams-02) attivo dal 2011 sulla Stazione spaziale internazionale.

«Ams-02 è uno strumento che misura con altissima precisione le componenti più rare della radiazione cosmica alla ricerca di antimateria come segnale di nuovi fenomeni fisici», spiega Bruna Bertucci del’Università di Perugia, coordinatrice delle attività italiane e vice-responsabile della collaborazione internazionale Ams-02. «Grazie ai dati attesi da Ams-02, che nei primi sei anni di missione ha raccolto più di 100 miliardi di eventi, sarà presto possibile caratterizzare l’evoluzione temporale dei flussi di particelle e antiparticelle di origine cosmica, e la loro connessione con l’attività solare».

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