Raggi cosmici e attività solare: dallo spazio risultati inediti con l’esperimento AMS-02

Perugia, 7 febbraio 2025 – Le ricercatrici e i ricercatori del Dipartimento di Fisica e Geologia di Perugia, insieme ai colleghi e alle colleghe dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Perugia – INFN, hanno conseguito nuovi, significativi risultati nell’ambito della collaborazione internazionale AMS-02, ottenendo per la prima volta di osservare la variazione temporale di antiprotoni, elio, carbonio e ossigeno durante un intero ciclo solare, ovvero per un periodo di 11 anni, dando un contributo senza precedenti allo studio degli effetti dell’attività solare.

Tali risultati hanno dato origine a due articoli, pubblicati sulla prestigiosa Physical Review Letters dell’American Physical Society (references in calce al comunicato).

L’esperimento AMS-02 – Alpha Magnetic Spectrometer

L’esperimento AMS-02, operante dal 2011 sulla Stazione Spaziale Internazionale, a oggi ha raccolto più di 240 miliardi di dati, identificando accuratamente i raggi cosmici per tipologia ed energia, separando materia da antimateria, nuclei pesanti da nuclei leggeri.

Si tratta di una iniziativa scientifica frutto di un’ampia collaborazione internazionale, a cui l’Italia partecipa grazie al lavoro delle ricercatrici e dei ricercatori delle Università e sezioni locali dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare di Bologna, Milano Bicocca, Perugia, Roma Sapienza, Roma Tor Vergata, Pisa, Trento, oltre che con il supporto dell’ASI – Agenzia Spaziale Italiana.

AMS-02 e l’Università degli Studi di Perugia

Le ricercatrici e i ricercatori del Dipartimento di Fisica e Geologia di Perugia hanno svolto un ruolo di primo piano nella progettazione e realizzazione dell’esperimento AMS-02 in tutte le sue fasi, e continuano tutt’oggi a supportare le attività di acquisizione e analisi, così come lo sviluppo di nuovi rivelatori da mettere in orbita per migliorare le prestazioni di rilevazione, come testimoniano anche i test in corso in questi giorni ai laboratori SERMS di qualifica spaziale presso il Polo di Terni.

L’esperienza con la collaborazione internazionale AMS ha consentito al gruppo di Perugia di acquisire nuove competenze sull’ambiente di radiazione nello spazio, competenze che verranno ulteriormente sviluppate nei prossimi anni grazie sia all’accordo di lungo termine dell’Ateneo di Perugia con l’Agenzia Spaziale Italiana, sia al progetto del “Dipartimento di eccellenza” Dipartimento di Fisica e Geologia, Space and Universe Perugia Research Cluster (SUPER-C)” che ha ottenuto un investimento da parte del MUR – Ministero dell’Università e delle Ricerca, nel quinquennio 2023-2027, di circa 9 milioni di euro.  

Le dichiarazioni

“I dati pubblicati da AMS-02 sulla variazione temporale di numerose specie di raggi cosmici – sottolinea la prof.ssa Bruna Bertucci del Dipartimento di Fisica e Geologia e vice-responsabile internazionale della collaborazione AMS – costituiscono un insieme di misure che non ha precedenti e che permetteranno di studiare la propagazione dei raggi cosmici nell’eliosfera in dettaglio. I dati raccolti dall’esperimento AMS-02 stanno fornendo risultati scientifici originali e imprevisti sull’origine e propagazione dei raggi cosmici: solo grazie a uno spettrometro magnetico operante nello spazio, come AMS-02, è possibile misurare il segno della carica dei raggi cosmici e dunque ottenere questi risultati”.

“Abbiamo evidenziato come la variazione in tempo risulti simile per particelle con lo stesso segno di carica e marcatamente diversa per particelle con segno opposto. Inoltre, per la prima volta, abbiamo osservato che l’intensità della variazione è differente per le specie nucleari tra elio e ossigeno ed è legata alla forma spettrale del flusso delle particelle”, commenta la dott.ssa Maura Graziani, ricercatrice del Dipartimento di Fisica e Geologia e responsabile locale del gruppo di ricerca UniPg/INFN dell’esperimento AMS.

“La radiazione cosmica carica rappresenta uno dei principali rischi per la strumentazione e per la salute degli astronauti nello spazio – osserva il prof. Nicola Tomassetti del Dipartimento e responsabile del programma di “studi di radiazione” dell’accordo UniPg-ASI – I dati raccolti dall’esperimento AMS-02 stanno fornendo risultati scientifici fondamentali per lo sviluppo di sistemi di protezione degli astronauti dall’inevitabile e continua esposizione alla radiazione cosmica nello spazio”. 

Le pubblicazioni
Antiprotons and Elementary Particles over a Solar Cycle: Results from the Alpha Magnetic Spectrometer: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.051002
Solar Modulation of Cosmic Nuclei over a Solar Cycle: Results from the Alpha Magnetic Spectrometer: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.05100