Qualche nuova scoperta
Attraverso i dati raccolti dalla missione spaziale cinese Dampe, un team di ricerca internazionale del quale fanno parte anche l’Università di Ginevra, l’Infn e il Gssi ha potuto confermare per la prima volta che una caratteristica fondamentale nello spettro dei raggi cosmici – una diminuzione più ripida attorno a 15 teravolt – è legata alla carica elettrica delle particelle coinvolte e indipendente dalla loro massa
I raggi cosmici sono particelle energetiche – molto più dei protoni accelerati nel Large Hadron Collider del Cern – in grado di attraversare il cosmo sotto forma di fasci ad alta energia. Vengono solitamente suddivisi in due classi: le specie primarie, accelerate dalle sorgenti, e le specie secondarie, prodotte dalla frammentazione dei raggi cosmici primari a seguito delle collisioni con il mezzo interstellare. Costituiti prevalentemente da nuclei di idrogeno ed elio e, in quantità minore, di carbonio, ossigeno e altri elementi più pesanti fino al ferro, i loro meccanismi di produzione e propagazione rimangono tuttora poco noti.
Ora, grazie all’analisi dei dati raccolti in nove anni – dal 1° gennaio 2016 al 31 dicembre 2024 – dalla missione spaziale cinese Dampe (Dark Matter Particle Explorer), è stato possibile ottenere lo spettro di queste particelle nelle fasce di energia più elevate. Spettro dal quale è emerso chiaramente un picco caratteristico di tutti i tipi di nuclei seguito – in corrispondenza del cosiddetto “ginocchio” – da una discesa. La diminuzione avviene – indipendentemente dalla massa dei nuclei – attorno a un valore di rigidità magnetica, pari a circa 15 teravolt, uguale per tutti i tipi di nuclei. Lo studio conferma le precedenti osservazioni su protoni e nuclei di elio, che già mostravano la discesa dello spettro attorno al valore di 15 teravolt, e mostra per la prima volta la medesima caratteristica anche nello spettro dei nuclei di carbonio, ossigeno e ferro.
Il risultato, inseguito da decenni e riportato la settimana scorsa su Nature, offre dunque la prima conferma osservativa del fatto che la diminuzione dell’energia osservata non dipende dalla massa dei nuclei, come ipotizzato da alcuni modelli, bensì dalla loro carica – in particolare dalla rigidità magnetica, appunto, proprietà di una particella elettricamente carica che misura quanto sia difficile per un campo magnetico deviarne la traiettoria. E consolida l’idea che i raggi cosmici siano accelerati in sorgenti astrofisiche come supernove o pulsar, lasciando comunque aperte le domande su quale sorgente – o classe di sorgenti – sia responsabile dell’eccesso osservato.
Dampe è stato lanciato nel 2015 dall’Agenzia spaziale cinese, e alla sua realizzazione ha contribuito anche l’Italia, attraverso l’Infn e il Gssi. Il suo scopo principale è cercare indizi di materia oscura attraverso l’osservazione di raggi cosmici e particelle ad alta energia. Dampe, infatti, è in grado di misurare con precisione la carica, la direzione, l’energia e l’identità di particelle e raggi cosmici. In particolare, il suo calorimetro è progettato per osservare energie superiori a dieci teravolt con una risoluzione energetica molto elevata.
