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.
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.
✪ 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.
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.
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.
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.
Torna anche quest’anno l’International Cosmic Day (ICD), la giornata dedicata ai raggi cosmici. ICD è un’iniziativa di respiro internazionale sulle misure di raggi cosmici rivolta alle scuole secondarie superiori. L’appuntamento con ICD sarà Mercoledì 10 novembre 2021. In tutta Italia, più di 4500 studentesse e studenti delle scuole secondarie di II grado parteciperanno a eventi in presenza e online coordinati dai dipartimenti di Fisica, dai laboratori e dalle sezioni INFN aderenti all’iniziativa. Quest’anno, in occasione dell’iniziativa, coordinata a livello internazionale dal centro di ricerca tedesco DESY, la rete Outreach Cosmic Ray Activity (OCRA) propone un grande evento online trasmesso dalla Sezione di Lecce, in diretta dalle 9.30 alle 13 sul canale YouTube INFN Edu Physics. Il Dipartimento di Fisica e Geologia di Perugia parteciperà assieme alla sezione INFN, con gli studenti del Liceo Scientifico E. Majorana di Orvieto (TR).
Le scuole partecipanti all’International Cosmic Day 2021
Le lezioni di Cosmologia e Astroparticelle per la Laurea Magistrale in Fisica inizieranno Lunedì 4 Ottobre 2021 alle 15:00, in Aula D con una lezione introduttiva di presentazione del corso. L’orario provvisorio delle lezioni è il seguente: – Lunedì 15 – 17 in Aula D Edificio di Fisica & Online via MS-Teams – Martedì 15 – 17 in Aula D Edificio di Fisica & Online via MS-Teams
I vincitori del contest “Disegniamo l’Universo” verranno annunciati Giovedì 13 Maggio 2021 alle 11:00 nel corso di un evento online in collegamento con le scuole dell’Umbria. L’evento sarà condotto da Massimiliano Trevisan in collaborazione con PsiQuadro – La Scienza intorno. Prenderanno parte all’evento gli organizzatori dell’iniziativa, i membri della giuria di selezione e le classi degli alunni partecipanti.
L’evento potrà essere seguito in diretta via Youtube nel canale CRISP-UniPG o direttamente nel video incapsulato qui sopra. Ci trovate anche in Facebook. Vi aspettiamo numerosi!
Si è concluso il concorso “Disegniamo l’Universo” rivolto agli studenti delle scuole Primarie della Regione Umbria ed organizzato dal Dipartimento di Fisica e Geologia dell’Università degli Studi di Perugia con il patrocinio dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
Vi hanno partecipato oltre 100 classi di 38 scuole distribuite su tutto il territorio dell’Umbria, per un totale di 1613 disegni pervenuti.
Gli elaborati vincitori verranno presentati nella cerimonia di premiazione che avverrà giovedì 13 maggio 2021, a partire dalle ore 11, su piattaforma online con cui potranno collegarsi e comunicare tutte le classi partecipanti al concorso. Genitori e amici potranno seguire in diretta la cerimonia collegandosi al sito https://crisp.unipg.it.
Lo scopo dell’iniziativa, partita nell’autunno 2020, era di stimolare l’immaginazione scientifica dei bambini e la loro capacità di meravigliarsi di fronte ai diversi aspetti dell’Universo, dalle stelle ai pianeti fino all’esplorazione spaziale. I bambini sono stati invitati a immaginare l’Universo a partire dal nostro cielo e raccontarlo nei loro disegni, sotto la guida e lo stimolo dei loro insegnanti.
Una giuria eterogenea composta dagli ideatori del concorso, Nicola Tomassetti e Bruna Bertucci, i ricercatori dell’ASI Valerio Vagelli e Angelo Zinzi, esponenti del mondo della comunicazione scientifica, Elisa Nichelli e Agnese Sonato, presieduta Luciano Tittarelli dell’Accademia delle Belle Arti di Perugia, ha selezionato. con non poca difficoltà, il disegno vincitore del concorso, a cui andrà un modellino della Stazione Spaziale Internazionale. Libri illustrati relativi ai temi dell’astronomia o dell’esplorazione spaziale saranno invece destinati ad altri dodici elaborati giudicati particolarmente meritevoli.
“Quando abbiamo lanciato l’iniziativa, in un periodo complesso come quello segnato dalla pandemia, non sapevamo proprio che tipo di risposta aspettarci dalle scuole ed invece con nostro grande piacere le adesioni sono state molte ed entusiastiche, dato il successo dell’iniziativa possiamo già anticipare che il concorso diventerà un appuntamento fisso anche per i prossimi anni con l’aggiunta di un laboratorio dal vivo in occasione della notte dei ricercatori” dice il Dott. Nicola Tomassetti, ricercatore del Dipartimento di Fisica e Geologia.
Il concorso è stato di fatto un’occasione per avvicinare ai più piccoli, in maniera informale e giocosa, i temi della ricerca spaziale a cui l’Ateneo Perugino è particolarmente attento.
“lo studio del cielo con telescopi terrestri e spaziali, la fisica delle particelle nello spazio, la geologia planetaria – sottolinea la Prof.ssa Bruna Bertucci – sono ambiti di ricerca che vengono sviluppati da sempre nel nostro dipartimento: invitare i più piccoli a meravigliarsi con noi per le bellezze dell’Universo è condividere con loro le nostre passioni e avvicinarli nel gioco a tematiche scientifiche”.
