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Il progetto ADA sui raggi cosmici: Astroparticle Detectors Array

I raggi cosmici

In breve, i raggi cosmici sono elementi subatomici - per la maggior parte protoni - che si muovono liberamente nello spazio a velocità vicine a quelle della luce e pertanto trasportano moltissima energia. Lo scontro di questi protoni con qualsiasi materiale provoca qualcosa di molto simile a una esplosione, la quale si manifesta in una produzione di migliaia di altre particelle (definite secondarie), tra cui ad esempio elettroni e muoni che giungono fino a terra. Nei pianeti con atmosfera propria, l’interazione dei raggi cosmici con gli atomi dell’aria crea dei getti di particelle che sono chiamati sciami secondari. Sulla Terra le prime interazioni avvengono a circa 70-100 km di quota e la produzione copiosa di particelle si assesta intorno ai 15 km (massimo di Regener-Pfotzer a 100 mm Hg).

 

La Storia

La storia del progetto nasce in seguito all’esperienza in mongolfiera del 2012 - la spedizione VHANESSA per celebrare il centenario della scoperta dei raggi cosmici - questo in qualche modo ha stimolato lo sviluppo di un’idea: trovare un metodo per portare la fisica dei raggi cosmici oltre il puro campo accademico che potesse essere di interesse e utilità non solo ad appassionati, ma anche a studenti delle scuole superiori, o a qualsiasi persona curiosa dal punto di vista scientifico.

ADA è nato a Venegono inferiore (VA), inizialmente con tre sole stazioni, agli albori la collaborazione del Gruppo astronomico di Tradate e dell'Istituto di Istruzione Superiore di Cariati (CS) è stata fondamentale per promuovere questo progetto scientifico.

La fisica dei raggi cosmici è una materia multidisciplinare e quindi si adatta a molte attività che possono essere trattate negli istituti scolastici; essa coinvolge fisica, statistica, matematica, fisica delle particelle, astrofisica e tecnologie dei rivelatori, in effetti tutte queste materie sono raccolte in un’unica disciplina che oggi viene chiamata fisica delle astroparticelle.

 

Il progetto ADA

Per rivelare i raggi cosmici a terra, i grandi osservatori professionali usano il sistema delle matrici o array. In sostanza vengono schierati numerosi rivelatori su un’ampia superficie e grazie all’organizzazione dei dati raccolti da ogni singolo rivelatore si riescono a ottenere moltissime informazioni sulla natura delle particelle cosmiche. Più è grande la superficie impiegata, più è grande il numero di rivelatori utilizzati e maggiori sono le possibilità di indagine.

Il prof. Arcidiacono del "Polo scolastico 2 Torelli" di Fano (PU) riassume egregiamente il funzionamento del rivelatore AMD5 e del progetto ADA.

Un nuovo e aggiornato "documentario" sul progetto ADA sarà inserito a breve

 

Concettualmente il progetto ADA funziona sullo stesso principio di funzionamento degli osservatori professionali ed è rivolto a scuole, istituti, osservatori e privati che vogliano contribuire a realizzare un 'osservatorio a matrici' per raggi cosmici distribuito su tutto il territorio nazionale e oltre.

 

Funzionamento di ADA

Il progetto prevede l'utilizzazione (o la realizzazione) di un rivelatore di muoni a tubi Geiger come l'AMD5 che deve essere sistemato in una postazione fissa e dovrebbe funzionare 24 ore su 24. Ogni strumento diventa così una cellula di un sistema (matrice o array) collegato in rete internet.

Il rivelatore è dotato del proprio software e collegato a un qualsiasi computer (con sistema operativo windows), tramite porta usb esegue il conteggio dei raggi cosmici con possibilità di esportare grafici e dati, infatti pur mantenendo l'aspetto di un esperimento divulgativo, i risultati ottenuti saranno molto interessanti e permetteranno all'insegnante di far comprendere agli studenti il giusto modo di fare scienza.

Oltre alle varie attività che si possono sperimentare individualmente, il detector AMD5 può anche essere impiegato nel corso della giornata ICD (International Cosmic Day) che è organizzata ogni anno da DESY a livello internazionale.

 

Scopi del progetto ADA

Tra gli scopi principali del progetto vi è quello di indagare gli sciami EAS (Extensive Air Shower) prodotti da raggi cosmici UHECR (Ultra High Energy Cosmic Rays), particelle di altissima energia che provengono da acceleratori di particelle cosmici come le supernovae. Il vantaggio di avere rivelatori coordinati garantisce la possibilità di rilevare qualche evento astronomico anomalo di questo tipo; ADA in effetti ha le potenzialità di misurare eventi straordinari. Da diversi secoli siamo in attesa dell'esplosione di una supernova nella nostra Galassia, nel caso di un evento di questo tipo, grappoli di particelle primarie potrebbero arrivare contemporaneamente dalla stessa supernova e generare sciami atmosferici contemporanei su aree diverse. Questo porterebbe a misurare un flusso di particelle (muoni) più alto nella stessa unità di tempo anche tra rivelatori molto distanti tra loro. Naturalmente è importante avere un gran numero di rivelatori in rete per poter dare forza a questa ipotesi, nel caso dovesse manifestarsi una tale eventualità. Nella storia dei raggi cosmici finora nessun osservatorio ha assistito a un evento supernova (o simile) avvenuto nella nostra Galassia e nessuno sa se avremo la "fortuna" di vederlo.

Nel corso degli anni ci siamo accorti anche della validità delle misure a lungo termine, in relazione coi parametri ambientali e su questi aspetti di geofisica sono in corso ulteriori approfondimenti nei vari siti di ADA.

 

Don Maurizio Canti che gestisce la stazione ADA di Gornate Superiore (VA) ci parla di Bruno Rossi e dei raggi cosmici.

 

 

ADA oggi (aggiornato a giugno 2018)

Attualmente sono installati venti rivelatori AMD, di cui diciotto in Italia (uno dei quali adibito a misurazione di radioattività ambientale), uno in Svizzera e uno in Lussemburgo.

 

Per maggiori informazioni sui raggi cosmici UHECR e sul progetto ADA scaricare o richiedere i documenti esposti qui a fianco.


Di seguito lo schema di principio di ADA:

 

 

 

 

Il rivelatore AMD5 può essere costruito in proprio seguendo alcune linee guida, oppure a richiesta, previo rimborso spese, può essere fornito montato pronto all'uso. Per le scuole l'insegnante di Scienze, Fisica o Elettronica, potrà così utilizzare tale strumento anche come veicolo per applicare temi di studio già in programma e associare parti teoriche con la pratica.

Collegato in rete internet ogni rilevatore diventerà un prezioso tassello di un array che in modo del tutto trasparente durante il suo normale funzionamento, invierà i rilevamenti ad un server che raccoglierà i dati in un archivio digitale da cui chiunque potrà accedervi e fare analisi.

Il portale www.astroparticelle.it funziona come concentratore che preleva i dati da ogni server, fa’ una prima analisi e ne permette la consultazione online da qualsiasi utente collegato a internet.

 


 

Schema funzionale:

 

 

 

Principio di funzionamento del rivelatore, oltre a salvare i dati sul computer locale, il software invia periodicamente ed automaticamente i dati al web-server tramite protocollo FTP. L'intervento individuale per l'analisi dei dati raccolti è definito dalle proprie disponibilità di tempo da dedicare ad ADA. Per questo motivo sono a disposizione alcuni tools per raccogliere la media giornaliera o mensile con lo scopo di inserirli in un database.

 

 

 

banner progetto ADA raggi cosmici

 

 

 

La Pagina di riferimento dei rivelatori distribuiti nei vari istituti che aderiscono al progetto ADA: A.D.A Array

Progetto ADA per raggi cosmici UHECR - astroparticelle


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Astroparticelle - schegge per lo sviluppo della conoscenza...


⚛ In primo piano

Astroparticelle.it compie 10 anni!

Era il 19 maggio 2010 quando per qualche misterioso impulso decisi di registrare il dominio "astroparticelle.it" dedicato allo studio sui raggi cosmici. Sono passati solo dieci anni, eppure nel frattempo sono cambiate moltissime cose; dieci anni fa le nozioni sulle particelle cosmiche erano confinate in qualche sintetico paragrafo di pochi libri di astronomia, oppure trattate in pubblicazioni specializzate. In dieci anni si può dire che a livello popolare e scolastico ora questa materia è sicuramente conosciuta. La spinta principale credo sia dovuta al centenario del 2012 che ha rilanciato questi temi a livello popolare e ha alimentato la scrittura di molti articoli e libri, tuttora credo siano quattro i libri in italiano reperibili sui raggi cosmici. Nel 2012 insieme alla spedizione VHANESSA in mongolfiera è stato inaugurato il primo "International Cosmic Day" e nel 2013 è nato il nostro progetto ADA, così questa disciplina scientifica non poteva non dilagare anche in ambito scolastico.


La homepage così come appariva nel 2010.

In questa decade sono stati fatti anche grandi passi in campo tecnologico, basti pensare alle tomografie a muoni, al rilevamento dei raggi cosmici tramite le onde radio o all'utilizzo degli isotopi cosmogenici nel campo della datazione di elementi ed eventi geologici e molto altro. Credo che un piccolo merito sulla divulgazione della fisica dei raggi cosmici sia da attribuire a questo portale, a tutte le persone che vi hanno collaborato e che hanno saputo intuire le potenzialità di questa materia incredibilmente multidisciplinare. Sono davvero molti quelli che hanno contribuito al sito astroparticelle, ai suoi esperimenti e al progetto ADA, persone anzi direi scienziati che dovrei ringraziare uno ad uno, ma che evito di elencare solo per il terrore di dimenticare qualcuno (ma presto ci dovrò provare). Attualmente sono oltre trentotto gli studiosi coinvolti nel progetto ADA e più di cento gli iscritti che ricevono la newsletter annuale.

Per celebrare i dieci anni erano in progetto alcune novità, la situazione COVID-19 ha ovviamente bloccato anche questo, ma il 2020 non è ancora finito e vedremo se nei prossimi mesi sarà possibile recuperare qualcosa...

M.A.


Conferenza streaming online 25.05.2020 ore 21.00

Il ruolo dei raggi cosmici nello studio di pianeti e meteoriti
Rel. Marco Arcani

Particelle subatomiche generate dalle stelle si diffondono nello spazio, sono chiamate astro-particelle o raggi cosmici. La fisica dei raggi cosmici è una scienza multidisciplinare che negli ultimi decenni ha visto una rapida evoluzione in molti dei suoi settori, come quello della datazione degli elementi. Le raffinate analisi di laboratorio abbinate ai modelli di intelligenza artificiale permettono oggi di ottenere risultati molto più precisi rispetto a qualche decina di anni fa. I raggi cosmici come proiettili bombardano perennemente l’atmosfera e modificano gli elementi chimici che incontrano in aria e al suolo. Il carbonio radioattivo o C-14 è l’isotopo più noto creato dalle particelle cosmiche, con questo elemento si possono datare i reperti organici, cioè quelli “viventi” come tessuti naturali, opere in  legno ed esseri del regno animale. Esistono tanti altri elementi prodotti dai raggi cosmici che permettono oggi di datare le rocce e gli eventi geologici e climatici nel passato. Ma c’è molto di più, coi neutroni cosmici possiamo sapere se il suolo dei pianeti che studiamo contiene l’essenza della vita, ovvero l’acqua. Le meteoriti invece ci raccontano la storia del sistema solare attraverso la scrittura delle particelle cosmiche incise nella loro intima natura. La radiazione cosmica che può essere letale per le forme di vita, mostra anche la sua faccia opposta andando a seminare elementi utili alla creazione di un’atmosfera e un ambiente adatto per la formazione di vita primordiale a base di carbonio. Questo è quello che si osserva nelle atmosfere di pianetini del sistema solare come Titano (il satellite maggiore di Saturno) e nei pianeti extrasolari simili alla Terra.





Muon Monitor in real time




ADA 2015 POSTERS


Letture

46° Congresso UAI

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Tutti a caccia di raggi cosmici con ADA

Articolo sui raggi cosmici di Marco Arcani

Sul numero di Orione di Novembre 2014, un articolo dedicato ad ADA, il progetto amatoriale italiano di rivelazione dei “raggi cosmici ultra energetici”, per promuovere a tutti i livelli la fisica delle astroparticelle.


La prossima supernova galattica

Articolo sui raggi cosmici di Marco Arcani

Sul numero di Marzo di Nuovo Orione un articolo sulle supernove in relazione ai raggi cosmici e al progetto ADA. I rivelatori di raggi cosmici del progetto ADA sono allerta per cogliere i segnali premonitori della grande esplosione stellare tanto attesa. Le probabilità di vedere una supernova della nostra Galassia entro i prossimi 50 anni sono buone, per sapere come potremmo vederla...


Progetto ADA su Coelum

neutroni dei raggi cosmici

Sul numero (211) di Maggio di Coelum, due gradite sorprese dedicate alle astroparticelle, un bell'articolo di Alessandro De Angelis dal titolo: "I Raggi Cosmici e l'Astronomia", e un articolo - ad invito - di presentazione sul nostro: "Progetto ADA, un progetto scientifico e didattico per lo studio dei raggi cosmici" in cui sono riportati anche gli ultimi aggiornamenti. La storica rivista Coelum, da qualche tempo è diventata a distribuzione online ed è consultabile liberamente...



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