L’High Energy cosmic-Radiation Detection (HERD) è uno dei payload scientifici per lo studio dell’astrofisica di alta energia a bordo della futura Stazione Spaziale cinese, il cui assemblaggio, lancio e operatività nominale sono previsti per la fine del 2027, con una durata della missione superiore ai 10 anni.
HERD è una missione guidata dalla Cina, ma con un ampio contributo europeo, in cui l’Italia ricopre un ruolo di punta: la proposta per la costruzione di questa piattaforma ha superato la revisione internazionale congiunta organizzata dall’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e dal Center for Space Utilization of the Chinese Academy of Science (CAS).
Tra gli obiettivi scientifici principali, HERD sarà particolarmente adatto alla ricerca (indiretta) di Materia Oscura nella Galassia, cercando i suoi possibili prodotti di annichilazione/decadimento nei settori ad alta energia degli spettri di elettroni/positroni (da 10 GeV a 100 TeV) e dei raggi gamma (da 10 GeV a 100 TeV), esplorando anche le piccole anisotropie nelle loro distribuzioni energetiche.
In aggiunta, HERD sarà in grado di eseguire misurazioni precise di raggi cosmici primari da 30 GeV fino al PeV per determinare l’origine del “knee”, e potrà condurre un “full-sky survey” ad energie molto elevate, grazie al suo ampio Field-of-View.
La struttura del payload è suddivisa in 4 strumenti, il più importante dei quali è un calorimetro omogeneo, quasi cubico (CALO) composto da circa 7500 cristalli di LYSO e capace di misurare particelle incidenti sulla sua faccia superiore e sulle quattro facce laterali. Ciascuna faccia sensibile del CALO sarà dotata di un tracker a fibre scintillanti (FIT) e coperta da uno scintillatore plastico (PSD) adatto a separare i raggi gamma dalle particelle cariche. All’esterno sara’ ricoperto da un rivelatore al silicio (SCD) per la misura della carica delle particelle entranti. Inoltre, su una faccia laterale è posizionato un sub-detector a transizione di radiazione (TRD) per la calibrazione delle particelle al TeV.
Questo particolare design darà come risultato un fattore geometrico efficace di oltre un ordine di grandezza maggiore rispetto a quello delle missioni attualmente in presa-dati, e anche in eccellenti capacità di separazione leptoni/adroni grazie alla natura 3D del CALO.
Le specifiche chiave e il set-up degli strumenti di HERD sono stati verificati con successo con vari test presso il CERN SPS, aprendo la strada alla costruzione di uno edgli strumenti più avanzati che saranno in orbita a nel prossimo futuro.
Bibliografia
[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900222012621