STUDIO DELLA RADIAZIONE COSMICA DI ALTA ENERGIA

A Lecce il workshop degli scienziati della collaborazione internazionale “Dampe – Dark Matter Particle Explorer”

Lo stato dell’arte dell’esperimento “DAMPE – DArk Matter Particle Explorer” a poco meno di un anno dal lancio del satellite dal deserto del Gobi. Si ritroveranno a Lecce, dal 10 al 12 ottobre 2016 nella sala conferenze del Rettorato dell’Università del Salento (piazza Tancredi 7, Lecce), i ricercatori che lavorano nell’ambito di questa importante collaborazione internazionale che studia la radiazione cosmica di alta energia grazie, appunto, a un satellite messo in orbita dal deserto del Gobi il 17 dicembre 2015, cuore di uno dei cinque progetti di missione spaziale nel programma di ‘Strategic Pioneer Program on Space Science’ della Chinese Academy of Science (CAS).

La scelta di Lecce non è casuale. Al progetto, infatti, partecipano anche scienziati dell’Università del Salento (Dipartimento di Matematica e Fisica “Ennio De Giorgi”) e della Sezione di Lecce dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), assieme alle Università di Ginevra, di Bari e di Perugia. Del gruppo salentino fanno parte i docenti Ivan De Mitri, Paolo Bernardini e Giovanni Marsella, del Dipartimento di Matematica e Fisica “E. De Giorgi”, e Antonio Surdo, ricercatore presso la sezione INFN di Lecce. L’attività di ricerca si sviluppa anche grazie al contributo di assegnisti, laureandi e dottorandi.

Oltre che nella costruzione del satellite, il ruolo del gruppo italiano è stato fondamentale nella fase di caratterizzazione delle prestazioni del rivelatore DAMPE, attraverso una vasta campagna di misure effettuate con fasci di particelle presso il CERN a Ginevra. I ricercatori sono ora in prima linea nelle attività di studio delle prestazioni del rivelatore e per la preparazione degli strumenti di analisi dati: «Dopo un breve periodo di test e calibrazione, si è potuto verificare che il rivelatore in orbita sta funzionando al meglio», spiega De Mitri, «I primi risultati delle analisi dei dati trasmessi a terra stanno dimostrando le grandi potenzialità della missione, sia nello studio di varie caratteristiche delle particelle di origine cosmica, sia nella ricerca di possibili segnali imputabili alla Materia Oscura».

Al workshop parteciperanno circa 50 scienziati provenienti da diverse Università ed Enti di ricerca, tra i quali il Pourple Mountain Observatory di Nanchino, la University of Science and Technology of China di Hefei, l’Università di Ginevra, l’Institute of High Energy Physics di Pechino, le Università di Perugia e Bari, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

      

> Il background scientifico

Numerose sono le evidenze indirette dell’esistenza, nel nostro Universo, della cosiddetta Dark Matter. Tale forma di materia è oscura, ossia non rivelabile attraverso le onde elettromagnetiche (la luce), e si manifesta attraverso gli effetti gravitazionali che la sua presenza produce in vari contesti: moti relativi di stelle e galassie, distorsione delle immagini provenienti da galassie lontane, eccetera. Nonostante i molti anni di lavoro dei ricercatori di tutto il mondo, la natura di questa forma di materia rimane ancora sconosciuta. Il suo studio è quindi diventato una delle questioni fondamentali della fisica moderna. Negli ultimi anni molti esperimenti sono stati realizzati per svelare questo mistero, utilizzando sia rivelatori sotterranei (per esempio presso i laboratori INFN del Gran Sasso), che gli esperimenti all’acceleratore LHC al CERN, o missioni spaziali come FERMI e AMS.

> L’esperimento

In questo contesto si inserisce l’esperimento DAMPE (DArk Matter Particle Explorer), che utilizza le tecnologie più avanzate attualmente disponibili per la rivelazione di particelle elementari, spinte a livelli estremi di qualità e affidabilità, per poter garantire una missione di lunga durata nello spazio: almeno tre anni. DAMPE ha lo scopo di misurare elettroni, fotoni e nuclei di origine cosmica con una precisione senza precedenti, spingendosi sino a energie anche dieci volte superiori a quelle attualmente raggiunte (per esempio presso l’acceleratore LHC nel caso dei protoni). Oltre allo studio della Dark Matter, questo consentirà anche una migliore comprensione dei meccanismi di produzione e accelerazione di tali particelle nella nostra galassia.

> La ricerca salentina nel settore

Nell’Ateneo salentino è attivo da decenni un gruppo all’avanguardia nello studio della radiazione cosmica di alta energia, che ha partecipato a esperimenti frutto di collaborazioni internazionali come MACRO (presso i laboratori sotterranei del Gran Sasso), ARGO-YBJ (nel sito ad alta quota di YanBaJing in Tibet), AUGER (attualmente in funzione nella pampa argentina). Un ruolo fondamentale ha avuto e continua ad avere la collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che a Lecce ha una delle sue Sezioni sin dal 1989, con attività di ricerca sia sperimentali che teoriche nella fisica delle interazioni fondamentali.