APi Experiments

home
@-mail
print
Login
Astroparticelle - NewsAPi News
logo

In volo verso Tromsø

Introduzione

Eccoci con un altro report sulla radiazione cosmica nei voli aerei, ovvero una misura sulla radiazione ionizzante ad alta quota che si crea in atmosfera, su interazione coi raggi cosmici che arrivano dallo spazio.

Le misure riguardano i risultati ottenuti durante una vacanza-studio e durante il volo dall'Italia alla Norvegia, precisamente a Tromsø, punto di riferimento principale per lo studio delle aurore polari e della fisica spaziale, attraverso l'omonima università. Il volo è avvenuto in due tappe: Milano-Malpensa > Copenhagen e Copenhagen > Tromsø. Come per altre esperienze simili (vedi viaggio verso Ivalo), la raccolta dei dati è durata per tutto il tragitto.

Il rivelatore utilizzato è il neonato AMD5ALI, il quale è stato dotato di un registratore di dati per raccogliere misure da 3 canali distinti, due sulla radiazione ionizzante totale e uno per i soli raggi cosmici, principalmente muoni.

 

 

I dati delle rotte di volo sono fornite da FlightAware.

 

 

 

I dati delle rotte di volo sono fornite da Flightradar24.

 

Raggi cosmici in aereo

Nella prima tratta di volo l'aereo non ha superato i 10.000 metri, mentre nella seconda è arrivato a oltre 11.000. Già a questa quota, la radiazione ionizzante prodotta dai raggi cosmici raggiunge alti livelli, dove il picco massimo si assesta intorno ai 16000 metri, noto come massimo di Regener e Pfotzer (dai suoi scopritori).

Radiazione ionizzante, in questo caso significa radioattività di origine cosmica che il nostro corpo è costretto ad assorbire e a combattere per correggere i danni che essa produce. A terra siamo protetti dall'atmosfera che assorbe molta dell'energia delle particelle cosmiche, mentre in alta quota, anche in alta montagna, la radioattività assorbita aumenta progressivamente e nei voli aerei può diventare una minaccia costante, principalmente per i piloti e per l'equipaggio di volo.

 

Il rivelatore AMD5ALI in funzione.
Il numero di particelle contate da questo strumento alla quota di volo è di circa 300 al minuto!

 

Risultati

Il rivelatore è rimasto in funzione durante i voli: Malpensa>Copenhagen e Copenhagen>Tromsø. I grafici seguenti ci mostrano l'andamento della radiazione ionizzante registrata durante i voli. Le analisi prese in considerazione in questa esperienza riguardano solamente i voli di andata, dato che è facile immaginare che quelli di ritorno seguano un andamento analogo ma simmetrico.

 

Raggi cosmici da Malpensa a Copenhagen (conteggi al minuto) in funzione del tempo di trasferimento.

 

Raggi cosmici da Copenhagen a Tromsø (conteggi al minuto) in funzione del tempo di trasferimento.

 

I risultati delle misure sono in linea a quanto previsto, la quantità media di particelle in volo aumenta di almeno 23 volte rispetto ai dati di partenza, ma forse fa più effetto dire che aumenta di circa il 2300% rispetto ai valori a terra. Anche in questo volo emerge l'effetto di latitudine. Le particelle con carica elettrica che si muovono in un campo magnetico deviano la loro traiettoria, per via della forza elettromagnetica (forza di Lorentz). Non fanno eccezione le particelle ionizzanti in atmosfera che sono soggette al campo magnetico terrestre.

L'effetto di tale deviazione è maggiore all'equatore e praticamente nulla ai poli, perciò se con il nostro rivelatore in aereo partissimo dall'equatore (latitudine 0°) e ci dirigessimo verso il polo Nord (o Sud), ricaveremmo un andamento simile al grafico storico riportato qui sotto, dove la radiazione aumenta progressivamente fino al 60° parallelo, in seguito le linee di forza del campo magnetico sono "troppo inclinate" per avere effetto sulle particelle e avviene quello che in gergo tecnico viene definito cut-off, un taglio netto dove qualsiasi particella può penetrare il campo magnetico ed è arrestata solo dall'atmosfera. Questo effetto oggi è definito "effetto di latitudine". Per completezza va detto che l'asse magnetico terrestre è inclinato di circa 11° rispetto all'asse di rotazione e questo crea anche un effetto di longitudine sul flusso di particelle cosmiche misurate a terra.

 

References: Peter K.F. Grieder - COSMIC RAYS AT EARTH
Researcher’s Reference Manual and Data Book - Elsevier 2001.

 

I prossimi due grafici evidenziano questo effetto, la regressione lineare indica il progressivo aumento di radiazione cosmica, nonostante la quota dell'areo rimanga costante, ad indicare che l'effetto è dovuto al progressivo spostamento verso nord. L'aumento nel secondo volo è meno percettibile, un po' perchè i 60°N di latitudine vengono presto superati (intorno a Oslo) e un po' può dipendere da fluttuazioni transitorie degli stessi sciami cosmici.

 

Analisi di regressione lineare (somma dei due canali per le particelle ionizzanti), la linea blu indica la tendenza in aumento
durante il volo Malpensa Copenhagen.

 

Analisi di regressione lineare (somma dei due canali per le particelle ionizzanti), la linea blu indica la tendenza in aumento,
evidente solo a livello analitico (formula in alto) durante il volo Copenhagen-Tromsø.

 

L'effetto di aumento delle particelle cosmiche verso le latitudini più alte è molto marcata se si considera il plot dei due viaggi, dei dati riguardanti i soli muoni, particelle molto penetranti che non vengono fermate troppo dall'atmosfera.

 

Andamento dei soli muoni nei due voli distinti,
appare evidente il maggior flusso di muoni in aumento verso la regione polare, priva della protezione magnetica.

 

Le misure a Tromsø

Il lavoro di analisi è proseguito anche a Tromso con qualche misura in hotel. Proprio per via dell'effetto di latitudine era atteso un valore maggiore di raggi cosmici rispetto alle nostre latitudini, tuttavia i risultati sono stati contrastanti. Sono stati utilizzati due piccoli rivelatori portatili, lo stesso AMD5ALI e una versione del rivelatore AMD5 super leggero (AMD5 miniLab). Le misure sono state eseguite solamente per 2 e 4 ore rispettivamente. Una statistica così bassa evidentemente non è sufficiente per mostrare l'effetto atteso. Qualche indizio si può vedere nelle frequenze misurate che nel caso dei dati di Tromsø è superiore, nonostante la media di particelle registrate sia nettamente inferiore.

 

Confronto tra i livelli di raggi cosmici a Tromsø (70°N) e a Venegono I. (Varese, 45°N)
Il grafico mostra la densità di probabilità, l'asse x rappresenta i valori dei dati (cpm), l'asse y rappresenta la densità, ovvero la concentrazione dei dati in diversi punti lungo l'asse x. L'area totale sotto la curva è uguale a 1 (rivelatore AMD5miniLAB).

 

Confronto tra i livelli di raggi cosmici a Tromsø (70°N) e a Venegono I. (Varese, 45°N)
Il grafico mostra le fasce di frequenze dei dati (Rivelatore AMD5miniLAB).

 

La maggiore presenza di dati nelle fasce a minore frequenza si può interpretare come una presenza di maggiore quantità di raggi cosmici a bassa energia, ma i dati non sono sufficienti per giungere a conclusioni.

 

Postazione di misura.

 

Aurore a Tromsø

La città di Tromso ha visto numerosi ricercatori occuparsi dello studio dei raggi cosmici e delle aurore boreali, dal punto di vista storico spiccano i nomi dei norvegesi Carl Størmer e Kristian Birkeland. Nel museo dell'Università di Tromsø è ancora possibile osservare una ricostruzione della terrella di Birkeland, costruita per lo studio dell'interazione tra vento solare e campo magnetico terrestre che porta alla formazione di tali formazioni spettacolari.

 

Università di Tromso
La terrella di Birkeland.

 

Ovviamente questa località è un punto ideale per andare a caccia di aurore, meno ovvia è la probabilità di azzeccare i giorni giusti di soggiorno, infatti devono collaborare sia la situazione meteorologica, sia quella meteorologica spaziale per avere la fortuna di osservare l'aurora nel suo massimo splendore.

Aurora boreale ripresa dal monte Storsteinen.

 

_astroparticelle.it

 

 

 

 


To the top

Astroparticelle - schegge per lo sviluppo della conoscenza...


Vanessa e Marco Arcani, leader del "Progetto ADA" sui raggi cosmici durante le misure in aereo, in viaggio verso Tromsø.


Muon Monitor in real time



AMD5ALI

Detector-dosimeter

I rivelatori della serie AMD (Astroparticle Muon Detector) sono rivelatori costruiti con tubi di Geiger e Müller (GMT), il numero identificativo indica una diversa tipologia di costruzione e di utilizzo. Dal 2010 sono stati costruiti decine di modelli derivati da 13 prototipi diversi. Il loro funzionamento per rivelare i raggi cosmici (prevalentemente muoni) è fondato sul "metodo delle coincidenze" tra due o più sensori ed è stato ideato da Walther Bothe e Bruno Rossi negli anni trenta.
AMD5ALI utilizza tre sensori GMT, quindi oltre ai muoni rivela molte altre particelle; lo strumento infatti è stato dotato di datalogger per registrare i dati su tre canali indipendenti.


rivelatore di muoni


⚛ In primo piano

Nasce il progetto Ascensio 3.06.2025

Ascensio è una missione nata per il lancio di palloni stratosferici a scopo scientifico. Il progetto nasce in seguito al successo del sistema ABACHOS di cui avevamo documentato un lancio nel 2019. Abachos è un sistema innovativo progettato per portare payload scientifici oltre i 30.000 metri di altitudine nella stratosfera. Una volta raggiunta l’altitudine programmata, l'aliante Abachos si separa dal pallone e rientra a terra in modo completamente controllato e guidato, atterrando esattamente nel punto prestabilito. Questo processo assicura il recupero immediato e sicuro di tutti i dati raccolti  abbattendo drasticamente i costi e i rischi rispetto a missioni simili.

cosmic rays

Visita il progetto ASCENSIO


Quantum Day

Il 14 aprile 2025 si è svolta la celebrazione del centenario dalla nascita della fisica quantistica. La Giornata Mondiale dei Quanti si celebra ogni anno il 14 aprile per sensibilizzare il pubblico sulla scienza e la tecnologia quantistica. Il 2025 è stato designato dall'UNESCO come Anno Internazionale della Scienza e della Tecnologia Quantistica (IYQ). In Italia, numerose università e istituti di ricerca in tutta Italia, tra cui quelli di Catania, Bari, Pisa, Napoli, Como e altri, organizzano eventi e attività per celebrare l'occasione. Per tenere traccia di tutti gli eventi, manifestazioni e opportunità si riportano i principali portali che si occupano di questa tematica...

giornata quantistica



News dal Mondo


Una nuova ricerca svela i misteri sulle origini dei fulmini. 31.07.2025

Una recente ricerca del Los Alamos National Laboratory ha fatto luce su un mistero antico quanto i temporali: il ruolo dei raggi cosmici nell’innesco dei fulmini. Le particelle ad alta energia provenienti dallo spazio, sembrano scatenare le scariche elettriche nei temporali ionizzando l’aria e creando percorsi conduttivi per i fulmini. Grazie a una tecnologia avanzata chiamata BIMAP-3D, i ricercatori hanno potuto osservare in dettaglio la formazione delle scariche, scoprendo che dietro il tradizionale fulmine positivo si nasconde una scarica negativa più veloce, influenzata proprio dai raggi cosmici. Questo studio rivoluziona la nostra comprensione dei fenomeni elettrici atmosferici, mostrando come i raggi cosmici interagiscano con il campo magnetico terrestre e le nuvole temporalesche.
Oltre a migliorare le previsioni meteo, queste scoperte sono importanti anche per la sicurezza nazionale, aiutando a distinguere i segnali dei fulmini da quelli di esplosioni nucleari. Un passo avanti fondamentale nella conoscenza delle forze potenti che modellano il nostro pianeta...

cosmic rays


Fonte: Tech Explorist


La vita potrebbe sopravvivere sotto la superficie di Marte grazie ai raggi cosmici 29.07.2025

Un nuovo studio condotto da NYU Abu Dhabi propone che forme di vita microbica potrebbero sopravvivere sotto la superficie di Marte e altri corpi celesti, grazie ai raggi cosmici. Queste particelle ad alta energia possono generare elettroni interagendo con acqua o ghiaccio nel sottosuolo, attraverso un processo chiamato radiolisi. Alcuni microbi terrestri usano proprio questi elettroni per ricavare energia e sopravvivere in ambienti estremi, come le grotte profonde. I ricercatori hanno simulato diversi ambienti del Sistema Solare: Encelado è risultato il più favorevole, seguito da Marte ed Europa. Lo studio introduce il concetto di "zona abitabile radiolitica", in cui la vita non dipende dalla luce solare o dal calore interno, ma dalla radiazione spaziale. Questa scoperta amplia le possibilità di trovare vita extraterrestre in ambienti sotterranei, finora poco esplorati. e potrebbe influenzare le future missioni spaziali, orientandole verso l’esplorazione del sottosuolo di pianeti e lune ghiacciate...

cosmic rays


Fonte: Astrobiology



☄ Il libro Astroparticelle

Il libro AstroParticelle

26.09.2013 - Un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia.

Libro


Area riservata

Accedi | Registrati

x

Iscriviti

Per ricevere aggiornamenti periodici inviaci la tua email.

oppure registrati

Questo modulo serve solo come iscrizione alle newsletter, per accedere all'area riservata è necessario registrarsi.

INFN

CERN LHCF

supernova alert

EOS

supernova alert