AMS (Alpha Magnetic Spectrometer), il più grande e complesso esperimento scientifico in funzione da maggio 2011 a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, ha sequenziato milioni di particelle ritenute di sicuro interesse per la caccia alla materia oscura e tra esse 400.000 sono positroni, cioè elettroni con carica positiva. Si tratta della più rilevante quantità di antimateria finora osservata. Samuel Ting, del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e Premio Nobel per la Fisica 1976, responsabile internazionale dell’esperimento AMS, ritiene che nei prossimi mesi lo spettrometro sarà in grado di stabilire se questi positroni sono un segnale effettivo della materia oscura o sono da ricondurre ad altra origine cosmica. Questi primi risultati della ricerca in orbita sono stati annunciati il 3 aprile 2013 al Cern, alla Nasa e pubblicati su Physical Review Letters.
Dalla sua installazione all’esterno della ISS, avventura il 19 maggio 2011 fino ad oggi, AMS-02 ha misurato oltre 30 miliardi di raggi cosmici aventi energie fino a migliaia di miliardi di elettronvolt. Lo ha potuto fare grazie ad una strumentazione basata su un magnete permanente equipaggiato da una serie di rivelatori di particelle di precisione in grado di identificare i raggi cosmici provenienti dalle zone più remote dello spazio che lo attraversano.
Tra queste, l’articolo in pubblicazione ne considera 6,8 milioni: il campione statistico più grande mai raccolto di elettroni e antielettroni (positroni) registrati nell’intervallo di energia compreso tra 0,5 e 350 GeV. AMS-02 ha dunque contato circa 400.000 positroni – un record di antiparticelle inedito tra le missioni spaziali – selezionati rispetto al fondo di protoni grazie alle misure accurate e ridondanti ottenute dai vari strumenti che lo compongono.
La frazione di positroni (rapporto tra il flusso di positroni e il flusso totale di positroni ed elettroni) nei raggi cosmici primari misurata da AMS-02 mostra un minimo intorno ai 10 GeV, ad energie superiori a 250 GeV lo spettro sembra appiattirsi. Inoltre, lo spettro della frazione di positroni non presenta nessuna struttura né in funzione dell’energia, né del tempo, né mostra anisotropia angolare, indicazione del fatto che i positroni di alta energia non provengono da una direzione preferenziale dello spazio.
L’Italia ha collaborato in maniera sostanziale alla realizzazione di AMS – nonché alle operazioni in orbita e al trattamento dei dati a terra – con l’Agenzia Spaziale Italiana e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Nel corso della sua missione di lunga durata sulla ISS, AMS registrerà 16 miliardi raggi cosmici ogni anno, trasmettendoli a terra per l’analisi dati a cura della Collaborazione AMS. “La nostra curiosità ora è capire l’origine di queste particelle”, spiega Roberto Battiston, fisico dell’INFN e dell’università di Trento che di Ams è numero due. “Può darsi che provengano da un tipo di stella chiamato pulsar all’interno della nostra galassia – prosegue Battiston – ma potrebbero anche essere una traccia di quel fenomeno ancora sconosciuto che è la materia oscura”.
“I dati di AMS sono di grande interesse – spiega Piergiorgio Picozza, fisico dell’INFN e dell’Università di Roma Tor Vergata, nonché spokesman di PAMELA – e mostrano come le misure di precisione siano oramai parte della Fisica delle Astroparticelle nello Spazio”. “Già l accenno di appiattimento dello spettro alle alte energie – conclude il professor Picozza – potrebbe essere il primo indizio di prossime affascinanti sorprese: PAMELA, Fermi ed AMS sono ammirevoli esempi di successo della Fisica Spaziale Italiana”.
La prima pubblicazione dell’esperimento rappresenta una pietra miliare per la Collaborazione internazionale AMS. Centinaia di scienziati, ingegneri, tecnici e studenti provenienti da tutto il mondo hanno lavorato insieme per oltre 18 anni per fare di AMS una realtà. La Collaborazione comprende 16 paesi in Europa, Asia e Nord America (Finlandia, Francia, Germania, Italia, Paesi Bassi, Portogallo, Spagna, Svizzera, Romania, Russia, Turchia, Cina, Corea, Taiwan, Messico e Stati Uniti) sotto guida del premio Nobel Samuel Ting, del MIT. La Collaborazione AMS opera in stretto contatto con l’eccellente team della NASA dedicato al progetto AMS presso il Johnson Space Center, collaborazione che si è estesa per tutta la durata del progetto.
I raggi cosmici nascondono positroni
