I Raggi Cosmici

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I Raggi Cosmici slides aggiuntive
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Definizioni
Primari nuclei e particelle prodotti ed
accelerati da sorgenti astrofisiche Secondari
particelle prodotte dall'interazione dei primari
con il gas interstellare
Sorgenti supernovae, novae, quasar, sole
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L'esperimento AMS
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Gli RPC descrizione

• Gli RPC sono rivelatori a ionizzazione in mezzo
  gassoso.
• Il passaggio di una particella carica ionizza il
  gas.
• La presenza di un forte campo elettrico permette
  la moltiplicazione nel gas della carica.
• Il moto degli elettroni nel campo elettrico
  induce segnali sugli elettrodi di lettura.

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Rivelazione (indiretta) di materia oscura
Si definisce materia oscura quella componente di
materia che si manifesta attraverso i suoi
effetti gravitazionali ma che non e' direttamente
osservabile tramite emissione di radiazione
elettromagnetica. Si pensa che sia costituita da
particelle neutre molto pesanti, residue del Big
Bang, che si addensano intorno alle galassie per
effetto della forza gravitazionale.
Lo studio della velocita' di rotazione delle
galassie degli ammassi di galassie e piu'
recentemente della radiazione fossile del Big
Bang (radiazione di fondo cosmico) ci danno una
prova dell'esistenza della materia oscura.
Rivelazione indiretta di materia
oscura Annichilazione a riposo di una coppia di
particelle di materia oscura (Dark Matter) in una
coppia particella-antiparticella Nello spettro
energetico delle antiparticelle si deve
osservare una risalita in corrispondenza della
massa delle particelle di materia oscura.
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Onde gravitazionali
Le onde gravitazionali sono perturbazioni del
tessuto spazio-temporale causate dal movimento
di masse astrofisiche (pulsar, buchi neri,
sistemi binari di stelle, esplosioni di
supernova).
Sono previste nella teoria della relativita'
generale, ma a oggi non sono state ancora
osservate, anche se si ha l'evidenza indiretta
della loro esistenza.
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Onde gravitazionali (II)
Le antenne gravitazionali sono di due tipi barre
risonanti o interferometri laser.
Virgo
Schema di un'antenna gravitazionale a barra
risonante (Nautilus, Auriga, Explorer).
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Definizioni
Nova Esplosione nucleare dovuta ad accumulo di
idrogeno sulla superficie di una nana
bianca Quasar Quasi Stellar Radio Source Simile
a una stella, ma con un grande redshift molto
piu' luminoso (emette onde radio, raggi x e
gamma). Possibile modello gas e polveri del
disco di accrescimento che precipitano in un buco
nero. Massimo z osservato6.4 -gt quasar osservati
piu' vecchi segnano l'inizio della formazione ed
evoluzione delle galassie
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Definizioni
Esplosioni di Supernova gigantesche esplosioni
che avvengono quando il nocciolo di una stella
alla fine della sua stessa vita collassa per
effetto del suo peso. Quando la densita' di
materia supera la densita' della materia
nucleare, si ha un rimbalzo (esplosione) che
lancia nello spazio l'involucro esterno alla
velocita' di migliaia di km/sec. Le particelle
verrebbero accelerate gradualmente, attraversando
varie volte l'onda d'urto dell'esplosione. AGN
Regioni centrali di particolari galassie che
rilasciano grandi quantita' di energia quando il
gas interstellare e le stelle disintegrate
precipitano verso il buco nero centrale. Gamma
ray burst lampi gamma, risultato di esplosioni
cosmiche piu' violente delle supernove (forse
collasso gravitazionale di stelle supermassive o
coalescenza di un sistema binario verso la
formazione di un buco nero). Pulsar stella di
neutroni, risultato finale di una esplosione di
supernova, che ruotando velocemente genera
elevatissimi campi magnetici, con generazione di
radiazione pulsata. Microquasar sistema binario
composto da una stella in stretta orbita intorno
a un buco nero. Rivoli da materia precipitano
dalla stella verso il buco nero, e venendo
accelerati emettono radiazione in grado di
accelerare le particelle (a energie inferiori a
quelle di un AGN).
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Definizioni
Vento solare elettroni, protoni con energia tra
10 e 100 eV Solar flares Esplosioni sulla
superficie solare in prossimita' delle
macchie (Interplanetary) Coronal Mass Ejection
fiotti di plasma emessi dal sole. All'impatto con
la magnetosfera terrestre causano tempeste
geomagnetiche ed aurore.
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GZK
Interazione con la radiazione di fondo
cosmico limita il flusso di p extragalattici per
Egt51019 eV
Cut-off distance 50 Mpc (163 Mly)
Possibili spiegazioni per eventi al di sopra del
cut-off Errore strumentale Sorgente vicina (ma
che cosa e'?) Nuclei pesanti
Se sorgenti sono AGN acceleratori, ci si
aspetta che i raggi cosmici di altissima energia
siano protoni
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Oscillazione dei neutrini atmosferici
I neutrini sono particelle di massa molto piccola
che interagiscono debolmente con la materia. Il
fatto che le tre specie abbiano masse differenti
rende possibili la trasmutazione di specie
(oscillazione). La probabilita' di oscillazione
dipende dalla differenza delle masse al quadrato
e dal cammino percorso (L).
Predizione
Dati
L'esperimento SuperKamiokande in Giappone ha
osservato l'oscillazione dei neutrini atmosferici
tramite la soppressione del flusso dei neutrini
muonici provenienti dal basso (1998).
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(No Transcript)
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Cenni storici
Nel 1933 il fisico italiano B. Rossi osserva i
primi sciami cosmici in Eritrea. Nel 1938, usando
diversi rivelatori distribuiti a grandi distanze
sulle Alpi, P. Auger ripete l'osservazione.
La componente principale dei raggi cosmici a
livello del mare e' composta da muoni e
neutrini. Il flusso dei muoni a livello del mare
e' 1 particella cm-2 min-1.
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(No Transcript)