Attività sperimentali di fisica astroparticellare presso laboratori INFN e INAF

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1 Fermi Auger Argentina Attività sperimentali di fisica astroparticellare presso laboratori INFN e INAF M. Bertaina CTA ARGO, Tibet KASCADE-Grande Germania JEM-EUSO

2 Cosa sono i raggi cosmici: nuclei dei vari elementi chimici, prodotti in siti astrofisici come le supernovae che si propagano attraverso lo spazio galattico e inter-galattico

3 All-particle CR energy spectrum 1 particle per m 2 -second γ~ per m 2 -year F(E) E γ E~ ev γ~ per km 2 -year E~ ev LHC fixed target Tevatron collider γ~ 2.7 LHC collider Cosmic rays are energetic particles originating from space that impinge on Earth s atmosphere. Spectrum extends over: ~12 decades in energy ~31 decades in flux Integral flux: E > ev ~ 1 part./m 2 /second E > ev ~ 1 part./m 2 /year E > ev ~ 1 part./km 2 /year E > ev ~ 1 part./km 2 /millenium The most energetic particles ~10 20 ev (~16 J) have the same energy of a tennis ball flying at the speed of ~50 km/h GZK cut-off E~ ev

4 I raggi cosmici primari creano una cascata di particelle subatomiche quando incontrano l atmosfera terrestre

5 Un raggio cosmico che arriva in Atmosfera genera una cascata Di particelle che viene misurata a terra con diversi srumenti Raggio cosmico primario Cascata di particelle

6 Attivita`in Fisica Sperimentale dei Raggi Cosmici a Torino. Tutti questi esperimenti vedono la collaborazione tra: Universita di Torino, INAF, INFN FERMI ARGO-YBJ CTA KASCADE-Grande Auger JEM-EUSO

7 Google fermi+nasa Telescopio per raggi gamma grande campo di vista osserva tutto il cielo per ~30 ogni 3 ore ampio spettro energetico 8 KeV - > 300 GeV usa rivelatori di particelle di ultima generazione alta sensibilita e risoluzione Indaga su astrofisica e fisica delle particelle elementari Qualche dato chiave 11/6/2008 : lancio 13/08/2009: dati pubblici oggi: piu di 670M fotoni piu di 150 articoli 7

8 Tesi magistrali sulla scienza di Fermi (forte interazione con INFN e SLAC) Ottimizzazione della risposta del Large Area Telescope per la ricerca di fotoni Ricerca di segnali di materia oscura nella radiazione gamma Analisi di sorgenti gamma con metodi di calcolo su Graphical Processing Units Luca Latronico luca.latronico@to.infn.it - tel

9 CTA: il futuro dell astronomia gamma di altissima energia Range di energia: 20 GeV 100 TeV. Sensibilità 10 volte migliore rispetto agli apparati attualmente in funzione. Un sito osservativo in ogni emisfero per garantire una copertura totale del cielo. 154 istituti provenienti da 25 paesi in tutto il mondo. In fase di progettazione: inizio costruzione previsto per il La produzione e la misura della luce Cherenkov. 4 telescopi Ø 23 m 30 telescopi Ø 12 m 50 telescopi Ø 4 7 m

10 La partecipazione italiana all esperimento CTA èrivolta principalmente all array di piccoli telescopi per lo studio della regione di più alta energia (3-100 TeV). L esperimento ASTRI (Astrofisica con Specchi a Tecnologia Replicante Italiana), progetto bandiera dell INAF, èfinalizzato alla progettazione, costruzione e collaudo del prototipo di piccolo telescopio. Tesi proposte: 1. Studio e ottimizzazione delle prestazioni dell array di telescopi di alta energia per l esperimento CTA. 2. Il prototipo di ASTRI per CTA: ricostruzione e analisi delle immagini Cherenkov. Piero Vallania Piero.Vallania@to.infn.it ASTRI: CTA:

11 ARGO-YBJ In Tibet a caccia di raggi cosmici e raggi gamma ARGO-YBJ rivela gli sciami di particelle generati dall interazione dei raggi gamma e raggi cosmici con l atmosfera terrestre. Sviluppo di una cascata nell atmosfera Consiste in un tappeto di rivelatori di particelle (RPC, Resistive Plate Chamber) disposti su di una superficie di 110x100 m 2. Il sito sperimentale

12 ARGO si occupa di: - Astronomia gamma -Ricerca di Gamma-Ray Burst -Rapporto anti-p/p nei raggi cosmici -Studio dello spettro dei protoni dei raggi cosmici -Studio del Sole e dell eliosfera -Studio dell effetto dell atmosfera sui raggi cosmici La tesi proposta è: Uno sciame di particelle visto da ARGO. -Effetto dei temporali e dei fenomeni atmosferici sui raggi cosmici. Silvia Vernetto vernetto@to.infn.it Sito web ARGO-YBJ: ARGO-Torino:

13 KASCADE-Grande = KArlsruhe Shower Core and Array DEtector + Grande and LOPES Misure tra e ev per investigare dettagli del ginocchio Dr. M. Bertaina Prof. A. Chiavassa Dr. C. Morello Dr. G.C. Trinchero

14 Argomenti di tesi presso INAF Studio dello spettro in energia Studio della composizione chimica Studio di anisotropie dei raggi cosmici primari Contatti: Prof. A. CHIAVASSA, tel.: , IV piano EN Dott. M. BERTAINA, tel.: , IV piano EN

15 Osservatorio Pierre Auger ( Argentina)

16 Osservatorio Pierre Auger ( Argentina)

17 JEM-EUSO: Osservatorio Astronomico sulla Stazione Spaziale Internazionale Raggi Cosmici Raggi cosmici E> ev X, γ,ν,p, e Polvere cosmica e Meteore UV UV, X, γ,ν p, n, e Vento solare Night glow TERRA Scariche di plasma Neutrini

18 Sviluppo algoritmi di trigger (INFN) Simulazione raggi cosmici e meteore (INAF) Rilevamento di nubi tramite sistemi radar meteorologici e satellitari (ARPA) Argomenti di tesi presso INFN, INAF, ARPA Contatto: Dott. M. BERTAINA, bertaina@to.infn.it, tel.: , IV piano EN

19 ESPERIMENTI PRESSO I LABORATORI NAZIONALI DEL GRAN SASSO DELL INFN: LVD E XENON

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