Questo nuovo rivelatore è stato concepito per fare misure di assorbimento sott'acqua, un esperimento che abbiamo in programma di fare da diversi anni.
Rivelatore di raggi cosmici AMD16.
Lo strumento utilizza 4 sensori GMT o tubi Geiger-Muller, due tubi sovietici ultra collaudati, tipo SBM19 e due tubi di produzione cinese tipo J305. Le dimensioni fisiche di questi tubi sono praticamente identiche, mentre le caratteristiche elettriche risultano molto differenti, differente anche i livelli di polarizzazione e di sensibilità.
Per il fatto della differenza elettrica tra i sensori, il setup dello strumento è stato particolarmente lungo e complesso. L'intenzione era di produrre due canali di misura principali, uno per rivelare i muoni e uno per rivelare le cascate elettrofotoniche (raggi gamma ed elettroni) nella materia e prodotte da diverse interazioni "terziarie". Lo scopo è stato raggiunto utilizzando due tubi in posizione verticale con il segnale di coincidenza tra di essi per la misura dei muoni; mentre per la misura degli sciami gamma si considera la coincidenza di tre GMT, quello superiore insieme al segnale dei due GMT laterali. Questa configurazione a "lambda" deriva dal tipo di misure eseguito dai ricercatori come Bruno Rossi con Giuseppe Occhialini e Patrick Blackett e anche Hartland Snyder e altri, per rivelare sciami secondari di particelle nella materia prodotti per interazione coi raggi cosmici.
Rivelatore di raggi cosmici AMD16 in funzione.
I dati sono registrati da un data logger Arduino su scheda SD per un totale di 6 canali (4 GMT = gamma e particelle cariche, Muoni e sciami gamma) Le prove iniziali sono molto buone e promettenti. Il rate di muoni è quello atteso per strumenti di questo tipo, mentre per la coincidenza tra tre GMT non abbiamo precedenti dati su cui fare confronti. La comparazione tra due misure, una a cielo libero, e una posizionando una lastra di pochi mm di piombo sopra al rivelatore conferma la potenzialità di misurare gli sciami di particelle (prevalentemente elettroni e raggi gamma) prodotte all'interno della materia.
Differenza tra la densità di muoni, con e senza lastra di piombo.
Con la lastra di piombo si nota una sensibile diminuzione nelle frequenze maggiori.
Lo scopo dell'esperimento che sarà prodotto sott'acqua sarà quello di verificare l'assorbimento stesso della radiazione cosmica nell'acqua e la possibile produzione di sciami elettrofotonici nei primi centimetri o decine di centimetri sotto la superficie dell'acqua.
Differenza tra la densità di eventi shower, con e senza lastra di piombo.
Con la lastra di piombo si nota un sostanziale aumento nelle frequenze maggiori.
Sott’acqua i muoni hanno un potere di penetrazione enorme quindi per basse profondità vengono praticamente attenuati solo quelli a bassa energia. Adroni ed elettroni vengono frenati nei primi cm di acqua, perciò non sono rilevabili. I raggi gamma possono penetrare parecchie decine di cm a seconda dell’energia. La relazione di assorbimento dei fotoni nella materia è conosciuta come legge di Lambert. L’intensità è ridotta in base a: I= I0 * e^-α*d dove alfa è il coefficiente lineare di attenuazione o assorbimento (1/cm) d è distanza (in cm), alfa a sua volta è: α=µ*ρ, dove µ = coefficiente di massa e ρ è la densità[1]. µ (=α/ρ) è chiamato coefficiente di attenuazione di massa e si misura in cm2/g (si ricava da tabelle). La relazione si può scrivere come I=I0*e^-µ*d*ρ, sostituendo d*ρ con X che è la profondità di interazione (o interaction depth - g/cm2) si ha: I=I0*e^-µ*X.
Al momento sono in fase alcune simulazioni ed esperimenti per valutare le potenzialità di questo piccolo ma efficiente strumento.
[1] L'utilizzo delle lettere greche per indicare queste quantità non è uniforme tra i vari autori e libri specialistici, ad esempio Domenico Pacini utilizzava lambda minuscolo in vece di alfa, probabilmente per indicare l’interation mean free path (la distanza media in cm percorsa da una particella tra una interazione e l’altra).
M.A.
Esplorare l'Interazione dei Raggi Cosmici con l'Acqua
Utilizzando un Rivelatore Old-Style e il Metodo di Rossi 30.08.2023
In un lavoro di mesi, anzi diciamo anni, abbiamo osservato e provato che i raggi cosmici anche nell'acqua si moltiplicano e creano sciami di elettroni e fotoni. Miliardi di queste perticelle colpiscono l’acqua in ogni istante. L'osservazione delle cascate elettromagnetiche nell'acqua ha implicazioni significative per l'astrobiologia. Questi tipi di esperimenti enfatizzano il potenziale ruolo delle radiazioni ionizzanti ad alta energia nell'origine e nell'evoluzione della vita sulla Terra e possibilmente su altri pianeti.
Pubblicato su: Particles 2023, 6(3), 801-818; https://doi.org/10.3390/particles6030051
Energia gamma proveniente dal Sole superiore alle previsioni
Gli scienziati hanno scoperto che il Sole emette raggi gamma con energie superiori a 1 teraelettronvolt (TeV), cioè cinque volte più energetici di quanto precedentemente ritenuto. Nel 2011, il Telescopio Spaziale Fermi per i Raggi Gamma della NASA aveva rilevato raggi gamma fino a 200 giga elettronvolt (GeV), ma l'Osservatorio Cherenkov ad Alta Quota (HAWC) ha rivelato raggi gamma ancora più energetici nell'intervallo di TeV, con alcuni che raggiungono quasi 10 TeV. Questa scoperta inaspettata evidenzia la nostra scarsa comprensione sulla produzione di raggi gamma da parte del Sole, e ulteriori ricerche indagheranno sui meccanismi con cui il Sole genera tali raggi gamma ad alta energia e sul possibile ruolo del suo campo magnetico...
Osservatorio High-Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC)
Fonte PRL
FLOTUS (11.08.2023)
All'esperimento CLOUD al CERN è stato aggiunto un nuovo modulo chiamato FLOTUS. Questo permette di studiare fenomeni atmosferici più complessi accelerando l'ossidazione dei vapori organici prima di iniettarli nella camera a nebbia di CLOUD. L'esperimento CLOUD studia le interazioni tra i raggi cosmici (simulati da un fascio di pioni dal PS) e le particelle di aerosol presenti nella troposfera terrestre (lo strato più basso dell'atmosfera) per comprendere meglio i meccanismi in gioco nella formazione degli aerosol e delle nubi che essi seminano. Dalla rivoluzione industriale, le attività umane hanno aumentato significativamente la quantità di particelle di aerosol nell'atmosfera, ma rimangono persistentemente incerte nei modelli climatici globali, dando origine a un'ampia gamma di proiezioni del riscaldamento climatico...
Fonte: CERN
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