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CNR: Alamanacco della Scienza

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N. 5 - 16 mar 2011
ISSN 2037-4801

L'altra ricerca   a cura di Rosanna Dassisti

Tecnologia

I raggi cosmici svelati da Pamela

L'origine dei raggi cosmici rappresenta una dei grandi enigmi della scienza moderna, ma recenti studi aprono nuove prospettive sulla loro comprensione. I dati forniti da Pamela (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei  Astrophysics), pubblicati su 'Science', suggeriscono che i raggi cosmici si comportano in modo diverso da quanto finora ipotizzato: i protoni e i nuclei di elio nella galassia non sono accelerati allo stesso modo alle alte energie (nell'ordine delle centinaia di GeV) ma potrebbero esistere vari tipi di acceleratori cosmici di particelle che agiscono con meccanismi differenti.

Pamela è un esperimento che orbita tra i 350 e i 610 km di altezza su un satellite russo, frutto di una collaborazione tra l'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), l'Agenzia spaziale russa e istituti di ricerca russi, con la partecipazione dell'Agenzia spaziale italiana (Asi) e il contributo di agenzie spaziali e università tedesche e svedesi.

Finora  si pensava che l'accelerazione dei raggi cosmici fosse provocata dall'onda d'urto dei resti delle supernovae dotate della stessa energia. Una volta accelerate, le particelle vengono rilasciate nello spazio interstellare per poi propagarsi nella galassia. Le osservazioni di Pamela rivelano invece che i protoni e l'elio possono essere accelerati da diverse sorgenti.

I dati, raccolti tra il 2006 e il 2008, riguardano il flusso di protoni e di nuclei di elio, cioè la quasi totalità della radiazione cosmica che intercettiamo. "Abbiano scoperto che lo spettro dei protoni e quello dei nuclei di elio hanno andamenti diversi", spiega Piergiorgio Picozza, responsabile dell'esperimento. "Questa differenza sarebbe la prova che qualcosa accelera diversamente gli uni e gli altri. Un'ipotesi potrebbe essere l'esistenza di un meccanismo sconosciuto di accelerazione che agisce in modo diverso per le varie specie di particelle. Una spiegazione in termini più classici suggerisce che i raggi cosmici galattici possano essere accelerati sia da novae, enormi esplosioni nucleari causate dall'accumulo di idrogeno sulla superficie di una nana bianca, sia da supernovae di diverso tipo".

I protoni sarebbero accelerati nell'esplosione di supernovae più piccole e i nuclei di elio in stelle più grandi, e queste differenti condizioni potrebbero produrre le diverse dipendenze dei loro flussi dall'energia osservate da Pamela. "Questi risultati", conclude Picozza, "rappresentano un importante progresso nella conoscenza dei meccanismi di accelerazione dei raggi cosmici nella nostra galassia, che si aggiunge a quelli recenti degli esperimenti Agile e Fermi".