Archivi autore: Nicola Tomassetti

Review paper: Measurements of Galactic Cosmic RaysReview paper:

I made a review on the “Direct Measurements of Galactic Cosmic Rays”. My review is focused is on the recent progress in the measurements of cosmic rays in space in the 3rd millennium. How it is started? How it’s going? So little time, so much to do.

How it started. . . how it’s going. A timeline of the accomplished, ongoing, and planned experiments of direct CR detection in space (yellow) or on stratospheric balloons (red) in the present millennium. Courtesy of Alberto Oliva.

This paper is a write-up of the invited review talk I gave at ECRS2022, the 27th European Cosmic Ray Symposium, 25-29 July 2022 – Nijmegen, the Netherlands.

The PDF of the paper can be download from here: arXiv:2301.10255.
The slides of the talk can be downloaded from here.

Title: Direct Measurements of Galactic Cosmic Rays.
Abstract: This paper reviews recent progress in the field of direct measurements of Galactic cosmic rays. High-statistic measurements of cosmic ray energy spectra, chemical and isotopic composition, and the rare antimatter components have been made using large particle physics experiments operating in space. The recent results are discussed in relation to our understanding of the origin of cosmic rays, the open questions, and the challenges for future experiments of direct detection.

New paper: on the nature of the time lag in cosmic-ray modulation

My new paper is out. It’s entitled “Temporal evolution and rigidity dependence of the solar modulation lag of Galactic cosmic rays”. It’s about the connection between the 11-year solar activity and the Galactic cosmic-rays reaching Earth.

Schematic view of the Heliospheric modulation of Galactic cosmic rays.

The paper is available open access here: Tomassetti et al. PRD 103022 (2022).
A short summary is given here:

✪ In this paper, we use data collected over 5 solar cycles, 1965 to 2020 to investigate the association between solar activity and cosmic rays in the heliosphere. The variation of the cosmic ray intensity is known to be well correlated with the monthly number of sunspot number. The latter is a good proxy for the Sun’s magnetic activity. However, there is a time lag of few months between sunspots and cosmic ray fluxes. Moreover, the lag is cycle dependent.
✪ We found that the lag is subjected itself to a quasi-periodical modulation. Here is the reconstruction of the lag using neutron monitor data from Rome (IT) and data from the ACE spacecraft. The time-series can be fit with a sinusoidal function of period T~ 22 years.
✪ So, there is a quasi-periodic change of the lag, clearly connected with the Sun’s magnetic activity and its effect in space. But we also found that its mean value (i.e.g the cycle-averaged lag) depends on the energy of the cosmic rays. Higher is their energy, and lower is the lag.
✪ These results can be interpreted in terms of transport of high-energy particles through heliospheric turbulence. The 22-yrs periodicity of the lag arises from charge-sign dependent drift. It’s dependence on particle energy, from Kolmogorov-type diffusion of cosmic rays.
✪ An important aspect, to interpret our results, is to consider the latitudinal profile of the solar wind. A radially symmetric wind cannot work. A latitudinal profile 𝑽(𝜽) for the solar wind speed explains well the observed periodicity in the modulation lag. Such a profile is also based on the data from the Ulysses spacecraft.
✪ If our interpretation is correct, the observed effect is charge-sign dependent. If we could measure the time-lag using cosmic antiprotons instead of protons, we should have a somehow opposite behavior. This prediction can be resolutely tested by the AMS-02 experiment.
✪ Finally, we also provide a simple formula to describe the temporal & energy dependence of the lag over the solar cycle. It can be used as an effective input for our effective & predictive model of solar modulation, but this will be done in a next paper.

Particelle nella Nebbia 2022

Per l’edizione 2022 di Sharper – La notte europea dei ricercatori, vi sono varie attività proposte dal Dipartimento di Fisica e Geologia. In particolare, verrà allestito uno stand attrezzato con una camera a nebbia per la visualizzazione del passaggio di particelle, i raggi cosmici. Lo stand è completato da pannelli informativi, ricercatori e studenti di fisicità che spiegheranno i raggi cosmici e le attività nello spazio di UniPG per studiarli.

Referente Scientifico: Nicola Tomassetti

Data e ora

30 Settembre 2022, dalle 9:00 alle 13:00

Location

Dipartimento di Fisica e Geologia – UniPG, Via Alessandro Pascoli, 20, Perugia, PG

Inizio lezioni Space Physics

Si avvisa che il corso di insegnamento “Fisica dello Spazio” per la Laurea in Fisica presso il Dipartimento di Fisica e Geologia, avrà inizio a partire da Martedì 4 Ottobre 2022 alle ore 9:00. Il corso si svolgerà in Aula E con il seguente orario provvisorio: Martedì e Giovedì 9 – 11. Gli studenti interessati a seguire il corso sono pregati di contattare il docente.

Inizio lezioni: Cosmologia & Astroparticelle

Si avvisa che il corso di insegnamento “Cosmologia & Astroparticelle” per la Laurea in Fisica presso il Dipartimento di Fisica e Geologia, avrà inizio a partire da Lunedì 3 Ottobre 2022 alle ore 15:00. Il corso si svolgerà in Aula D con il seguente orario provvisorio: Lunedì e Martedì dalle 15:00 alle 17:00. Gli studenti interessati a seguire il corso sono pregati di contattare il docente.

Apericerca: particelle spaziali!

Un aperitivo scientifico con Maura Graziani e Nicola Tomassetti del Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università degli Studi di Perugia.

Apericerca settembre 2022 è un ciclo di incontri che si svolgeranno tutti i giovedì dal 3 settembre al 29 settembre 2022 in avvicinamento all’evento SHARPER – Notte Europea dei Ricercatori del 30 settembre.

L’iniziativa è promossa dall’Università degli Studi di Perugia in collaborazione con Psiquadro e con il patrocinio del Comune di Perugia e il supporto tecnico di Magazzini Creativi, Osteria Sud e Pop Up

Tutte le informazioni su www.apericerca.it

Nel 1912 il fisico austriaco Victor Hess fece una scoperta fondamentale che aprì una nuova finestra sull’osservazione dell’universo: i raggi cosmici. I raggi cosmici sono particelle di alta energia provenienti dallo spazio profondo che bombardano continuamente il nostro pianeta. Si tratta di una pioggia invisibile di particelle che rappresenta l’unico contatto materiale tra noi e l’Universo. Dopo oltre un secolo di misure, scoperte e teorie, la studio di queste ‘astroparticelle’ è diventato un campo di ricerca molto attivo e fortemente interdisciplinare. Le proprietà dei raggi cosmici vengono oggi misurate con grande precisione grazie ad esperimenti nello spazio operanti a bordo di satelliti, di sonde spaziali, o della Stazione Spaziale Internazionale. I raggi cosmici presentano inoltre profonde connessioni con altri problemi aperti dell’astrofisica, quali l’origine dell’antimateria nell’Universo o della natura della materia oscura.

Maura Graziani è fisica astro/particellare e ricercatrice presso Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università di Perugia. La sua attività di ricerca è da sempre incentrata sullo studio sperimentale della radiazione cosmica con l’esperimento AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer), un rivelatore per Raggi Cosmici installato sulla Stazione Spaziale Internazionale nel Maggio 2011. In particolare si occupa dello studio di elettroni e positroni cosmici concentrandosi sulla ricerca indiretta di materia oscura e sulla modulazione solare dei cosmici al fine di contribuire allo studio dello Space Weather.

Nicola Tomassetti è fisico astro/particellare e professore associato al Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università di Perugia, dove insegna ‘Fisica dello Spazio’ e ‘Cosmologia & Astroparticelle’ per i corsi di Laurea in Fisica. La sua attività di ricerca si svolge all’intersezione tra la fisica delle particelle elementari, l’astrofisica e la cosmologia. Si interessa in particolare dello studio dei raggi cosmici, dei fenomeni solari e spaziali, dell’origine dell’antimateria e della ricerca di materia oscura nello spazio.

Introduction to Space Physics: lezioni per il Dottorato

Si avvisa che il corso di insegnamento “Introduction to Space Physics” per il Dottorato di Ricerca in Physics– XXXVII Ciclo presso il Dipartimento di Fisica e Geologia, avrà inizio a partire da Lunedì 9 Maggio 2022. Il corso si svolgerà in modalità mista, ma preferibilmente in presenza, osservando il seguente orario:

Lunedì 9 Maggio 2022, ore 14:30 – 16:30 in Aula E – Edificio di Fisica & Online via MS-Teams
Martedì 10 Maggio 2022, ore 11:00 – 13:00 in Aula E – Edificio di Fisica & Online via MS-Team
Lunedì 16 Maggio 2022, ore 14:30 – 16:30 in Aula D – Edificio di Fisica & Online via MS-Teams
Martedì 17 Maggio 2022, ore 11:00 – 13:00 in aula D– Edificio di Fisica & Online via MS-Teams

Il programma sintetico del corso è illustrato nel seguito. Il materiale didattico verrà reso disponibile agli studenti e alle studentesse alla conclusione del corso.

Introduction to Space Physics [1.5 CFU]

Space is a large natural laboratory offering a wealth of phenomena in plasma and particle physics. This course begins with an introduction to basic concepts of plasma physics such as single-particle motion, orbit theory, adiabatic invariants, Debye screening, and plasma parameter, plasma frequency, waves, continuity equation, Vlasov equation. These concepts are then incorporated into the analysis of complex heliophysics phenomena including the Sun variability and the solar cycle, the solar wind and the heliosphere, the interplanetary magnetic field, the Earth’s magnetosphere, and finally the interaction between these entities in solar-terrestrial relationships. Special attention is paid to the physics processes of energetic particles or cosmic rays in the heliosphere or in the geomagnetic field. The course concludes with considerations on space weather, missions, measurements, and methods.

Lezioni Fisica-Mod2 @ Geologia

Le lezioni del corso di insegnamento Fisica – Mod2 per la Laurea in Geologia inizieranno mercoledì 23 Febbraio 2022. Le lezioni si terranno in modalità mista: in presenza presso l’aula Gregori nella sede di Geologia di via Faina, e online nel canale dedicato di MS-Teams, con il seguente orario:

– Mercoledì 9:00 – 11:00, Aula Gregori & Online via MS-Teams
– Venerdì 9:00 – 11:00, Aula Gregori & Online via MS-Teams

Il programma del corso e altre informazioni sono disponibili alla pagina Fisica-2 per Geologia. Il materiale didattico quale lavagne, slides, libri o dispense verrà reso disponibile in Unistudium e al seguente link.

Seminario Fisica dello Spazio

Buon anno a tutti, colgo l’occasione per invitarvi al primo seminario CRISP del 2022, organizzato nell’ambito del corso di insegnamento Fisica dello Spazio. Il seminario, aperto a tutti gli studenti e le studentesse dei corsi di laurea in Fisica e in Geologia, si svolgerà Giovedì 13 Gennaio 2022 alle 14:30. Sarà trasmesso in modalità online sulla piattaforma MS-Teams e nel canale del corso Fisica dello Spazio.

Space research at University of Perugia

Oggi 16 dicembre 2021 si è celebrata la prima Giornata Nazionale dello Spazio. La giornata è stata istituita con Direttiva del Presidente del Consiglio dei Ministri del 14 ottobre 2021 per celebrare il lancio del primo satellite italiano, il San Marco 1, avvenuto il 15 dicembre del 1964, che permise all’Italia di rientrare tra i primi Paesi al mondo a superare l’atmosfera terrestre.
La giornata dello spazio sarà celebrata ogni anno. In occasione della prima giornata sono state chiamate ad attivarsi tutte le realtà nazionali, nell’ambito delle diverse competenze, nell’organizzazione di iniziative di comunicazione e sensibilizzazione sul settore spaziale. Per l’occasione, proponiamo il video “Space Research at University of Perugia, Italy” che illustra le attività condotte presso l’ateneo perugino nel campo della ricerca spaziale.

La giornata vedrà lo svolgersi di varie iniziative dedicate promosse da amministrazioni pubbliche, enti di ricerca, università, musei e aziende, aperte al pubblico, per sensibilizzarlo sull’importanza del settore. Il programma delle varie iniziative è consultabile all’indirizzo www.giornatadellospazio.it.