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Calet sulla Iss misura lo spettro del nickel con una precisione senza precedenti

Calet (Calorimetric Electron Telescope) è una missione, in operazione sulla Stazione Spaziale Internazionale, concepita per dare la caccia alle rare particelle di altissima energia che provengono dalla galassia e che sono note storicamente con il nome di “raggi cosmici”. Ottimizzata per studiare elettroni di alta energia, è anche in grado di identificare gli elementi presenti nella radiazione cosmica dal protone fino al ferro e oltre (fino allo zirconio con numero atomico Z=40) e di misurarne gli spettri in energia grazie ad un sofisticato calorimetro equipaggiato con cristalli di tungstato di piombo (PbWO4).

La collaborazione internazionale Calet (Giappone, Usa, Italia) ha recentemente annunciato la pubblicazione su Physical Review Letters [PRL 128, 131103 (2022)] della misura dello spettro in energia del nickel nell’intervallo da 8.8 GeV/n a 240 GeV/n, un risultato che migliora di gran lunga i dati finora disponibili sia per la precisione raggiunta che per l’intervallo esplorato. Questa nuova misura, segue la recente pubblicazione [PRL 126, 241101 (2021)] da parte della stessa collaborazione dello spettro del ferro da 10 GeV/n a 2 TeV/n.

In nuovo risultato è basato su più di 5 anni di osservazioni sulla piattaforma esterna Jem/Ef della Iss a partire nell’estate del 2015, data in cui Calet è stato messo in orbita dall’agenzia spaziale giapponese Jaxa.

I nuclei di ferro e nickel hanno un ruolo importante per la comprensione dei meccanismi astrofisici che sono alla base dell’accelerazione di particelle cariche fino ad energie elevatissime e della loro propagazione attraverso la nostra galassia. «Ferro e nickel sono i più abbondanti fra i raggi cosmici pesanti e si prestano ad una misura dei flussi con un basso background grazie ad una contaminazione trascurabile degli elementi di massa maggiore», spiega Pier Simone Marrocchesi dell’Università di Siena, PI della partecipazione italiana a Calet.

Nonostante il nickel sia molto meno abbondante del ferro, le osservazioni di Calet mostrano che i due flussi hanno un andamento molto simile in energia. Questo suggerisce che i dati raccolti nella regione esplorata possano essere inquadrati in un unico modello teorico che descrive la loro origine, accelerazione e propagazione. Al di sopra di qualche GeV/n i due flussi sono ben descritti, entro gli errori sperimentali, da una singola legge di potenza.

Calet, una missione della Jaxa in collaborazione con Nasa e Agenzia Spaziale Italiana e con una forte partecipazione di scienziati italiani, ha già pubblicato importanti risultati relativi agli spettri di elettroni, protoni, e nuclei leggeri fino alla scala di energia di decine di TeV.

In alto: Calet sulla piattaforma esterna Jem-Ef della Stazione Spaziale Internazionale.

In basso: Compilazione dei flussi di Ferro e Nickel moltiplicati per E2.6 in funzione dell’energia cinetica per nucleone E (in GeV/n) con i punti sperimentali di Calet (in rosso).

 

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