Per verificare il buon funzionamento dei rivelatori di raggi cosmici, un esperimento sempre valido è quello di portarli ad alta quota e verificare l'andamento in funzione dell'altitudine. Tuttavia il rivelatore in questione è stato progettato per uno scopo preciso che è quello di verificare la formazione di eventuali sciami di particelle (gamma) sotto spessori di materia e presumibilmente anche sotto la superficie dell'acqua.
Il passo del Furka location per James Bond.
Furka pass
Il passo del Furka è una rinomata località della svizzera tedesca, location del film "Goldfinger" della serie James Bond 007 interpretato da Sean Connery (1964). Il passo si trova in una stupenda cornice alpina collegato col passo del Grimsel e del San Gottardo. La sua quota è di circa 2400 metri e poco più in basso c'è un altro pezzo di storia che è l'Hotel Belvedere. Di fronte all'hotel si trova il ghiacciaio del Rodano (Rhone in svizzero), il secondo per estensione durante l'ultima era glaciale, dopo l'Aletch, ora invece diventato uno dei minori. Il ghiacciaio del Rodano alimenta l'omonimo fiume e il fronte del ghiacciaio è caratterizzato da una grotta artificiale, l'Ice Grotto che dà la possibilità di immergersi letteralmente sotto alla superficie del ghiacciaio.
L'idea di base era di utilizzare il ghiaccio al posto dell'acqua come test per lo strumento, dato che il ghiaccio ha una densità di poco inferiore a quella dell'acqua. Le simulazioni matematiche suggerivano che fino a un metro di spessore di acqua (o ghiaccio), il rivelatore avrebbe potuto rivelare eventuali sciami di particelle gamma, per interazione tra i raggi cosmici e l'acqua stessa. La sorpresa è che lo spessore di ghiaccio sovrastante la grotta è in media superiore a una decina di metri, questo ha vanificato tale possibilità di misura, mentre è stato possibile misurare e con estrema chiarezza l'attenuazione dei muoni.
Il fronte del ghiacciaio del Rodano.
Un primo test sulle variazioni dei muoni rispetto all'altitudine è stato eseguito durante il trasferimento dal passo del Grimsel (2100 m) scendendo a Gletsch (1750 m) e risalendo al passo del Furka (2400 m). Il profilo della media mobile del rate di muoni misurato procede di pari passo al profilo di altitudine misurato dal data logger GPS.
Anche il rate dei segnali gamma assume un andamento in aumento con l'aumentare dell'altitudine. Questo è abbastanza normale se si considera che la radiazione cosmica aumenta con più si sale di quota. In realtà questi dati fanno parte di quello che si può considerare il rumore di fondo del rivelatore e saranno utili da confrontare quando il rivelatore sarà immerso sott'acqua.
Misure di raggi cosmici a confronto con l'altitudine.
In alto a sinistra il profilo di quota (l'altitudine varia da 2100 a 1700 e poi a 2400 metri), a destra il percorso effettuato; sotto a sinistra in blu i muoni e a destra in rosso i segnali dagli sciami di raggi gamma.
Misure nel Ice Grotto
Un secondo test - quello più interessante - è stato eseguito a partire dal parcheggio attinente all'entrata del "Ice Grotto" (rivelatore in spalla) fino alla parte più interna della grotta dove è rimasto in funzione per circa mezz'ora per poi tornare a cielo aperto, sempre in funzione.
Misure di raggi cosmici sotto al ghiacciaio.
Lo spessore di ghiaccio sovrastante varia da 10 fino a 20 metri.
Il risultato come preannunciato è sbalorditivo, l'intensità dei raggi gamma come previsto è assente, mentre l'attenuazione dei muoni (di bassa energia) è evidente; all'interno del grotto i muoni calano vistosamente, il rapporto di attenuazione è del 47% rispetto all'esterno, quindi il calo è quasi del -53%.
Misure di raggi cosmici sotto al ghiacciaio.
Lo spessore di ghiaccio sovrastante varia da 10 fino a 20 metri.
Vista del ghiacciaio dal Klein Furkahorn e misure di raggi cosmici sotto al ghiacciaio.
Ora non rimane altro che organizzare l'esperimento target di questo rivelatore, ovvero le misure a immersione sotto la superficie di qualche lago, ma ancora data e luogo sono da pianificare...
M.A.
I raggi cosmici sono caotici? 11.03.2023
Nuova Pubblicazione su SYMMETRY
Le serie temporali prodotte dai raggi cosmici sono sempre state considerate come un esempio di puro "rumore" casuale, e quindi una sorgente perfetta di numeri random (TRNG). Il termine rumore viene utilizzato per indicare qualsiasi segnale che appare casuale e non prevedibile. Nella crittografia o in altre applicazioni che richiedono variabili casuali pure, i raggi cosmici danno l'impressione di essere una scelta perfetta. I muoni sono particelle elementari create nell'atmosfera dai RC primari. Essi ereditano alcune caratteristiche delle particelle primarie. Molti autori hanno trovato metodi per convertire l'intervallo di tempo tra due muoni che attraversano un rivelatore in informazioni binarie casuali. Anche il nostro software AstroRad può calcolare Pi greco da un algoritmo basato sul tempo di arrivo "casuale" di ogni muone usando il metodo di Monte Carlo. Tuttavia, nella teoria del caos, alcuni studi mostrano una nuova prospettiva sulla natura della radiazione cosmica, dimostrando che una serie temporale di muoni può avere una dinamica caotica. Ciò significa che la radiazione cosmica stessa ha un'origine deterministica e potrebbe essere prevedibile in larga misura. Al momento, possiamo ancora scegliere i raggi cosmici come TRNG, ma questo è un compito che può essere risolto meglio dai computer quantistici. Infatti, dobbiamo tenere in considerazione che i RC, in alcune circostanze, non mostrano alcuna natura stocastica. Lo scopo del nostro lavoro pubblicato su Symmetry è stato quello di rispondere alla seguente domanda: il flusso di muoni, misurato a livello del mare, è deterministicamente caotico, implicando un "attrattore strano" nei raggi cosmici, o è stocastico, implicando che è rumore casuale?
Reattore nucleare ricostruito in 3D utilizzando l'imaging dai muoni. 04.03.2023
Ricercatori guidati da Sébastien Procureur dell'Université Paris-Saclay e la Commissione francese per le energie alternative e l'energia atomica (CEA), hanno utilizzato quattro telescopi per raggi cosmici, col fine di osservare da diverse angolazioni la struttura di un reattore nucleare dismesso in Francia. Per ottenere la ricostruzione della tomografia 3D del reattore, essi hanno combinato diverse immagini 2D utilizzando un algoritmo modificato, originariamente sviluppato per applicazioni mediche.
Fonte: Physicsworld e pubblicato su Science Advances
Muoni dei raggi cosmici utilizzati per creare un sistema di crittografia 20.01.2023
Per inviare un messaggio cifrato, mittente e destinatario devono inviarsi una chiave di codifica, col rischio che venga intercettata da terzi. L'idea di usare i muoni cosmici come chiave crittografata consiste nel posizionare il mittente e il destinatario del messaggio abbastanza vicini l'uno all'altro da essere entrambi esposti allo stesso sciame di raggi cosmici. Registrando ciascuno il tempo di arrivo di quei muoni e utilizzando i timestamp come dati casuali per le chiavi crittografiche, il mittente e il destinatario possono generare indipendentemente le stesse chiavi segrete, senza doversele inviare reciprocamente.
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