All’esterno della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) opera con successo da 10 anni AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), il più grande rivelatore di particelle, che studia i raggi cosmici, quei segnali elusivi, messaggeri dei fenomeni astrofisici energetici dell’Universo, alla ricerca dell’antimateria.
Da questa campagna di ricerca, che celebra un importante anniversario, si attendono preziose informazioni sulla composizione e sui meccanismi di evoluzione dell’Universo e sull’origine della materia oscura che pervade la nostra galassia.
A gestire lo spettrometro spaziale AMS-02 c’è anche l’Italia che, attraverso l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha svolto un ruolo di primo piano nella progettazione dello strumento, e continua tutt’oggi a supportare le attività di acquisizione e analisi dati.
Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02
Una necessaria manutenzione
I dieci anni di vita di AMS-02 hanno richiesto ora uno straordinario intervento di manutenzione, realizzato dagli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale (ISS), che hanno affrontato una serie di attività extraveicolari. Tra i protagonisti, anche l’astronauta italiano dell’ESA, Luca Parmitano. Grazie a questi interventi di manutenzione, le attività di AMS-02 potranno essere estese almeno fino al 2028.
La frontiera della ricerca
AMS-02 è composto da un rivelatore che pesa 7,5 tonnellate e ha 300.000 sensori. Questa missione scientifica di assoluta frontiera, che opera in un ambiente ostile come quello spaziale, applica le più avanzate tecnologie di fisica delle particelle.
I raggi cosmici – insieme a fotoni, neutrini e onde gravitazionali – investono costantemente l’atmosfera della Terra con energie che raggiungono alcuni tera-elettronvolt (TeV), energie simili a quelle raggiunte dall’acceleratore Large Hadron Collider (LHC) del CERN di Ginevra.
Il rilevatore di particelle è a caccia di tracce di antimateria primordiale e di segnali di materia oscura provenienti dalla nostra galassia. Queste particelle rappresentano il “messaggio” che ci invia l’Universo più profondo.
AMS-02 ha raccolto oltre 170 miliardi di particelle cosmiche per investigare diverse questioni ancora irrisolte della fisica fondamentale, quali l’esistenza di antimateria primordiale nello spazio e la natura della materia oscura.
Alpha Magnetic Spectrometer, AMS-02
Cos’è l’antimateria?
Le particelle hanno dei “sosia” di antimateria dotati di carica elettrica opposta a quella ordinaria: come nel caso del protone, di carica positiva, e dell’antiprotone, con carica negativa. Essendo uguali e opposti, quando una particella e il suo partner di antimateria s’incontrano, si annichilano. Gli scienziati ipotizzano che subito dopo la nascita del nostro universo ci fosse materia e antimateria in quantità eguale. Ora, però, nell’universo visibile sono rimaste solo le particelle di materia. Gli esperimenti al CERN cercano di spiegare perché l’antimateria è scomparsa a vantaggio della materia.
«Le misurazioni svolte da AMS-02 hanno migliorato la conoscenza delle origini e della propagazione delle particelle cosmiche» ricorda Barbara Negri, responsabile dell’Unità Volo Umano e Sperimentazione Scientifica presso la Direzione Scienza e Ricerca di ASI.
«Nei suoi primi dieci anni di funzionamento, AMS-02 ha rivoluzionato la misura diretta dei flussi di raggi cosmici, producendo misure di una precisione prima mai raggiunta» commenta Paolo Zuccon, docente dell’Università di Trento, membro dell’INFN-TIFPA e responsabile nazionale di AMS-02. A Trento il gruppo AMS-02 è formato da personale del Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento e di INFN-TIFPA (Trento Institute for Fundamental Physics and Applications), con figure chiave dell’esperimento spaziale internazionale, come il professor Roberto Battiston, uno dei padri del progetto.
Scienziati provenienti da 16 Paesi nel mondo
Il team è guidato da Samuel Ting, professore del Massachusetts Institute of Technology e premio Nobel per la fisica nel 1976. Gli scienziati italiani impegnati nell’esperimento sono quasi un quinto del totale. Partecipano anche l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) nell’ambito di una collaborazione internazionale che comprende istituti di ricerca e università in America, Europa e Asia.
La dott.ssa Maura Graziani, ricercatrice del Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Ateneo di Perugia e responsabile del gruppo AMS-02 di Perugia, ha così ricordato i 10 anni di attività del progetto: «Non posso scordare l’emozione palpabile nella sala di controllo del Johnson Space Center della NASA quando ho visto partire lo Shuttle che portava AMS-02 sulla Stazione Spaziale, le aspettative di quel giorno sono state pienamente ripagate in questi anni in cui abbiamo avuto finalmente a disposizione dei dati sperimentali di altissima qualità che ci permettono di studiare i fenomeni di alta energia che avvengono nella Galassia».
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