seminario raggi cosmici

Moon ShadowL’ombra della Luna

Domenico Gerardi

Dipartimento di Fisica, Lecce

24 giugno 2011

Domenico Gerardi Moon Shadow

Piano della Presentazione

Indice1 Natura raggi cosmici

2 Moon Shadow

Composizione raggi primari e secondari, provenienza

Relative tecniche utilizzate per lo studio dei comportamenti ecomponenti dei raggi cosmici che raggiungono il nostropianeta


Piano della Presentazione

Indice1 Natura raggi cosmici2 Moon Shadow

Composizione raggi primari e secondari, provenienza

Relative tecniche utilizzate per lo studio dei comportamenti ecomponenti dei raggi cosmici che raggiungono il nostropianeta


Natura Raggi Cosmici

Particelle subatomiche con velocità c

Raggi Cosmici Primariprotoni 90%particelle α 9%elettroni ed altri nuclei leggerifotoni, neutrini, positroni, antiprotoni

Energia

1 108 − 1010eV Raggi Cosmici Solari2 1010 − 1015eV Raggi Cosmici Galattici3 > 1015eV Raggi Cosmici Extragalattici





Energia1 108 − 1010eV Raggi Cosmici Solari

2 1010 − 1015eV Raggi Cosmici Galattici3 > 1015eV Raggi Cosmici Extragalattici





Energia1 108 − 1010eV Raggi Cosmici Solari2 1010 − 1015eV Raggi Cosmici Galattici

3 > 1015eV Raggi Cosmici Extragalattici





Energia1 108 − 1010eV Raggi Cosmici Solari2 1010 − 1015eV Raggi Cosmici Galattici3 > 1015eV Raggi Cosmici Extragalattici



Tipologie1 Solari

2 Galattici3 Extragalattici

Minore energia, prodotti da eruzioni solari

Esplosioni supernove, buchi neri e stelle a neutroni provenientidalla via LatteaFuori la nostra galassia, provenienti da quasar o dal nucleo diuna galassia attiva, o dallo scontro tra due galassie



Tipologie1 Solari2 Galattici

3 Extragalattici

Minore energia, prodotti da eruzioni solari

Esplosioni supernove, buchi neri e stelle a neutroni provenientidalla via Lattea

Fuori la nostra galassia, provenienti da quasar o dal nucleo diuna galassia attiva, o dallo scontro tra due galassie



Tipologie1 Solari2 Galattici3 Extragalattici

Minore energia, prodotti da eruzioni solariEsplosioni supernove, buchi neri e stelle a neutroni provenientidalla via Lattea

Fuori la nostra galassia, provenienti da quasar o dal nucleo diuna galassia attiva, o dallo scontro tra due galassie



Raggi cosmici secondari

prodotti dall’interazione con l’atmosferasi estendono su una superficie molto più ampia(minor densitàradiattiva)


Moon Shadow

PremesseEffetto Latitudine Geomagnetica(Jacob Clay 1927)

Dipendenza dell’intensità dalla latitudinegeografica

La radiazione cosmica è costituita inparte da particelle cariche che subisconol’influenza del campo magnetico terrestre

Effetto Est-Ovest (Bruno Rossi 1930)Essendo di natura particellare,presentanouna distribuzione asimmetrica rispetto alpiano del meridiano geomagnetico

Prevalenza dei corpuscoli provenienti daEst (carica negativa) o da Ovest (caricapositiva)


Moon Shadow

ARGO-YBJ

estensione di 6000 m2 ad un altitudine di 4300 mrivelatore di sciami estesi di particelle generate dall’interazione dei raggicosmici con l’atmosferaricostruisce il fronte dello sciame(max a 5000-6000 metri di altitudine)ottenendo informazioni sulla direzione di provevienza e l’energia dellaparticella che lo ha prodotto


Moon Shadow

Blocca il cammino dei CRs verso la Terra generando un deficitnella sua direzionePermette di misurare la quantità di antiprotoni presenti neiCRs primariStudiare il flusso antiprotonico ad energie non ancoraaccessibili a esperimenti via satellite


Moon Shadow

Moon Shadow Analysis: costruzione di 3 mappe del cielo incoordinate celesti

EventoConsidera unicamente la parte di cielo interessata analizzando irilevamenti ottenuti da quella zona

Mappa di fondotime swapping: attraverso una simulazione, generando dai datiuna distribuzione nella zona scelta in assenza di Lunaequi-zenith angle: analizzando una zona differente ma allo stessoangolo di declinazione

Mappa di significativitàottenuta dalla differenza delle altre 2 mappe, applicandosuccessivamente un procedimento di levigatura correlando i datiacquisiti per mezzo della risoluzione angolare del detectorpermette di stimare la significatività statistica dell’osservazione


Moon Shadow

Moon Shadow Analysis: costruzione di 3 mappe del cielo incoordinate celestiEvento

Considera unicamente la parte di cielo interessata analizzando irilevamenti ottenuti da quella zona

Mappa di fondotime swapping: attraverso una simulazione, generando dai datiuna distribuzione nella zona scelta in assenza di Lunaequi-zenith angle: analizzando una zona differente ma allo stessoangolo di declinazione

Mappa di significativitàottenuta dalla differenza delle altre 2 mappe, applicandosuccessivamente un procedimento di levigatura correlando i datiacquisiti per mezzo della risoluzione angolare del detectorpermette di stimare la significatività statistica dell’osservazione


Moon Shadow

Mappa di significatività


Moon Shadow

Modello Geomagnetico

1 Campo magnetico Lunare trascurabile2 IMF : il campo magnetico interplanetario, dovuto al vento

solare è trascurabile nel sistema Terra-Luna3 GMF : la traiettoria dei CRs dipende sopratutto dalla

posizione dell’esperimento relativa al campo magneticoterrestre

EFFETTO EST-OVEST


Moon Shadow

Modello Geomagnetico1 Campo magnetico Lunare trascurabile

2 IMF : il campo magnetico interplanetario, dovuto al ventosolare è trascurabile nel sistema Terra-Luna

3 GMF : la traiettoria dei CRs dipende sopratutto dallaposizione dell’esperimento relativa al campo magneticoterrestre

EFFETTO EST-OVEST


Moon Shadow

Modello Geomagnetico1 Campo magnetico Lunare trascurabile2 IMF : il campo magnetico interplanetario, dovuto al vento

solare è trascurabile nel sistema Terra-Luna

3 GMF : la traiettoria dei CRs dipende sopratutto dallaposizione dell’esperimento relativa al campo magneticoterrestre

EFFETTO EST-OVEST


Moon Shadow

Modello Geomagnetico1 Campo magnetico Lunare trascurabile2 IMF : il campo magnetico interplanetario, dovuto al vento

solare è trascurabile nel sistema Terra-Luna3 GMF : la traiettoria dei CRs dipende sopratutto dalla

posizione dell’esperimento relativa al campo magneticoterrestre

EFFETTO EST-OVEST


Moon Shadow

∆α = −1.58o ZE [TeV ]

Si assume che il GMF sia dovuto ad un dipolo statico posto alcentro della Terra


Moon Shadow

effetto Est-Ovest effetto Nord-Sud

la deviazione lungo tale direzione è piùgrande di quella predetta∆α = −1.58o Z

E [TeV ]

discordante dall’approccio analitico per ilquale la deviazione è zero

la deviazione risulta essere mediamentenulla


Moon Shadow

Moon Shadow Simulation

grafici superiori : la Luna osservata da un detector ideale in assenza epresenza del GMFgrafici inferiori : effetto del detector Point Spread Function(PSF),posizionando i dati attraverso l’utilizzo di una gaussiana,permettendo di risolvere i dati e rappresentarli da coordinate celesti su diun piano


Moon Shadow

Confronto con Monte Carlo(Est-Ovest)


Moon Shadow

Confronto con Monte Carlo(Nord-Sud)


Moon Shadow

Effetto Giorno-Notte

non si osserva alcuna significativa differenzai possibili effetti dovuti al vento solare non danno contributiapprezzabili riguardo la curvatura dei CRs nel periodo di minimosolarenel periodo di max solare potrebbero essere ottenute variazioni piùevidenti


Moon Shadow

Accuratezza di puntamento e Risoluzione angolare

Il punto di accuratezza può essere determinato osservando laposizione dell’ombra della Luna data dai raggi cosmici piùenergetici, affetti da una deflessione trascurabile( per protoni di30 TeV defl.=0.05o)

i nuclei più pesanti presentano una maggiore curvatura, ma ètrascurabile il loro contributo in questo range di energiala risoluzione angolare misurata lungo Nord-Sud da ARGO-YBJ è inaccordo con la simulazione Monte Carlo


Moon Shadow

Calibrazione Scala di EnergiaGMF come spettrometro magnetico: spostamento Est-Ovest inversamenteproporzionale all’energiafornisce un controllo diretto tra grandezza dello sciame e l’energia primaria

si osserva una un buon accordo tra dati sperimentali e Monte Carlolo spostamento è dovuto all’effetto del GMF e del detector PSFerrore di puntamento di 0.02o , la scala di energia può essere fissata nel range dimolteplicità di 20-2000 particelle


seminario raggi cosmici

Career