L’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) è un rivelatore di particelle progettato per studiare i raggi cosmici nello spazio, operante come modulo esterno della Stazione Spaziale Internazionale (ISS). Come laboratorio orbitante per la fisica delle astroparticelle, sfrutta l’unicità dell’ambiente spaziale per studiare l’universo e la sua origine cercando l’antimateria mancante, esplorando l’origine della materia oscura e misurando con la più grande accuratezza la composizione ed il flusso dei raggi cosmici nella regione del multi-TeV di energia.
AMS-02 è stato lanciato con lo Space Shuttle Endeavour (STS-134) il 16 maggio 2011, ed agganciato al Payload Attach Point (S3) della ISS il 19 maggio 2011. Da quel momento sta raccogliendo dati in modo continuativo, e continuerà per tutto il periodo di operazione della ISS.
Il rivelatore comprende un magnete permanente circondato da una serie di rivelatori di particelle che caratterizzano in modo preciso le particelle cariche incidenti. Il tracciatore, in combinazione con il magnete, misura il segno della carica ed il momento delle particelle con eccezionale accuratezza. Rivelatori aggiuntivi quali un sistema di tempo di volo, un rivelatore di radiazione di transizione, un calorimetro elettromagnetico, un rivelatore Cherenkov ed un sistema di anticoincidenza, completano la parte sensibile dello strumento, fornendo misure ridondanti che permettono una precisa identificazione delle particelle. Una sintesi dei principali risultati della prima decade di operazione di AMS-02 è in [1], mentre continua la presa dati che ne espande la produzione scientifica. Esempi di particolare interesse vanno dalle misure di precisione di leptoni di alta energia alla misura di spettri della componente primaria e secondaria dei raggi cosmici, al monitoraggio dell’effetto della attività solare sui raggi cosmici.
I risultati sulle misure di precisione di elettroni di alta energia (fino ad 1.4 TeV) e positroni (fino a 1 TeV) sono molto interessanti, rivelando la complessa dipendenza dall’energia del loro spettro. Il differente comportamento osservato per elettroni e positroni suggerisce fortemente che la maggior parte degli elettroni di alta energia abbia origine da sorgenti diverse rispetto ai positroni.
AMS-02 ha inoltre effettuato precisi studi della composizione dei raggi cosmici, osservandone le componenti primarie e secondarie, al fine di ottenere informazioni sui processi che hanno formato ed accelerato tali particelle nelle supernovae e nel mezzo interstellare attraverso il quale le particelle si sono propagate. Lo spettro dei nuclei fino a Z=13 è stato misurato con precisione del per cento, includendo recentemente anche misure su nuclei di zolfo e ferro, questo ultimo il più pesante elemento ad essere sinora caratterizzato. Questi risultati mettono in discussione i modelli attuali di propagazione dei raggi cosmici.
Inoltre, recenti misure di antiprotoni su un intero ciclo solare della durata di 22 anni completano una serie di misure di particelle di diverse, permettendo il confronto dei profili di intensità come funzione di tempo ed energia di particelle e loro antiparticelle (elettroni, positroni, protoni e antiprotoni), ed anche con nuclei più pesanti. Questo aiuta ad effettuare comparazioni quantitative tra predizione di modelli ed osservazioni e migliora la comprensione delle sorgenti e dei meccanismi di trasporto di tali particelle nella eliosfera. Tale risultato potrebbe rifinire le ricerche per le deboli segnature di nuova fisica, inclusi effetti legati alla materia oscura.
Allo stato attuale, AMS-02 ha identificato circa 250 miliardi di raggi cosmici, continuando la presa dati per rispondere a fondamentali questioni della fisica moderna. I suoi risultati scientifici stanno rivelando un bagaglio di informazioni nuove ed inattese, mostrando i limiti della comprensione attuale dei meccanismi che stanno dietro l’origine, accelerazione e propagazione dei raggi cosmici all’interno della nostra Galassia.
Bibliografia