L'esperimento spaziale PAMELA compie dieci anni

In questi giorni l’esperimento spaziale PAMELA (in cui lavoro)  ha compiuto dieci anni.
Il lancio (qui il video)  dello spettrometro magnetico è avvenuto  il 15 giugno 2006 dal cosmodromo di Bajkonur (Kazakistan), la stessa rampa usata per il satellite  Sputnik e per il volo di Yuri Gagarin.
Lo strumento, del peso complessivo di 470 kg ed alto circa 1.3 m, è alloggiato in un contenitore pressurizzato nel satellite russo Resurs DK1 ed è composto di una serie di  rivelatori rivolti allo studio dei raggi cosmici, ossia elettroni, protoni e nuclei presenti nella nostra galassia.

Alcuni raggi cosmici osservati con PAMELA. Sinistra:Elettrone (0.171 MeV). La particella entra dall’alto della figura colpendo due barre dello scintillatore posto in cima (S1) e sopra il magnete (S2). La sua traiettoria - curvata dalla presenza del campo magnetico - è rivelata dalle microstrip al silicio del tracker. La particella interagisce successivamente con lo scintillatore di fondo (S3) prima di essere assorbita dal calorimetro tracciante al silicio tungsteno. Centro: Positrone di 0.169 MeV. Le interazioni con l’apparato sono le stesse quelle dell’evento precedente ma la curvatura è nel verso opposto. Destra: un protone di 36 GeV. La sua alta energia fa sì che la curvatura nel magnete sia molto ridotta. È visibile lo sciame adronico prodotto dall’interazione con il calorimetro, la carica rilasciata nello scintillatore di coda (S4) ed i neutroni prodotti nello sciame e rivelati nel rivelatore di neutroni.

Nel corso dei suoi primi dieci anni di vita PAMELA ha fornito dati di estrema precisione che hanno mutato la nostre conoscenze sulla fisica dei raggi cosmici, galattici, solari e intrappolati intorno alla terra (qui i risultati principali su Nature, Science, Physical review letters).

Tra le varie scoperte citiamo quella di una fascia di antiprotoni intrappolata intorno alla terra. Gli antiprotoni, identici ai protoni ma con carica opposta, sono prodotti negli urti dei raggi cosmici primari con l’atmosfera terrestre e rimangono poi intrappolati nel campo geomagnetico. Purtroppo le quantità di antimateria sono troppo piccole per sfruttarle come forma di energia e meno che mai per realizzare una bomba (senza contare che i metodi di confinamento per una bomba di antimateria sono ben oltre le nostre possibilità tecniche ed energetiche).

Tra gli altri risultati vi è la misura della componente di antimateria, antiprotoni e positroni, presente nei raggi cosmici. L'importanza di questa misura risiede nella possibilità di rivelare la presenza indiretta di materia oscura. 

Produzione di antiprotoni nel mezzo interstellare o in prossimità della terr . I protoni relativistici, accelerati nell'esplosione di supernovae, urtano con quelli in quiete della polvere galattica o con gli strati superiori della nostra atmosfera. Dalla collisione viene prodotto un antiprotone ed un protone (per conservazione della carica e del numero barionico).

Le misure di PAMELA, pubblicate su Nature nel 2009  (Nature 458, 607-609 (2009), una copia è disponibile qui), hanno raggiunto per la prima volta  l'energia di 100 GeV. Il quadro che emerge è sconcertante e stimolante allo stesso tempo: il numero di antiprotoni appare coerente con quanto aspettato da una produzione normale, mentre quello di positroni mostra un aumento significativo al di sopra di 10 GeV. Sono state avanzate varie ipotesi sulla natura di questo aumento inaspettato (confermato negli da altri esperimenti come FERMI  e AMS che ha leggermente esteso l’intervallo energetico) di positroni di alta energia. La più interessante è che siano prodotti dalla annichilazione di materia oscura, anche se sorgenti astrofisiche come le pulsar potrebbero contribuire in parte al flusso di positroni osservato.

Possibile produzione di particelle secondarie a seguito dell'annichilazione delle particelle di materia oscura.

9 anni di PAMELA nello spazio

Il 15 Giugno 2006 il satellite Resurs-DK1 venne lanciato dal cosmodromo spaziale di Baikonur, utilizzando un razzo Soyuz simile a quello utilizzato per mandare gli astronauti sulla stazione spaziale internazionale. A bordo, anche l'apparato PAMELA, uno strumento realizzato da una collaborazione internazionale di ricercatori russi, italiani (tra cui il sottoscritto), svedesi e tedeschi.
Nel corso di questi 9 anni, PAMELA ha misurato con precisione la componente di particelle ed antiparticelle nei raggi cosmici, scoprendo  - tra l'altro - una fascia di antiprotoni intorno al nostro pianeta (PRL2011), un incremento di positroni galattici (Nature 2010), e un aumento anomalo del flusso di elio rispetto a quello di protoni (Science 2011). In questi nove anni è stato possibile anche studiare varie eruzioni solari e la struttura magnetica del sistema solare.
Tanti auguri Pamela e - di nuovo - grazie di tutto!

Sinistra: Il satellite russo  Resurs-DK1. E’ possibile vedere i pannelli solari in basso ed il lungo cilindro contenente gli apparati ottici per le osservazioni terrestri. PAMELA è posta nel contenitore pressurizzato nella sinistra della figura. La Terra è idealmente posta nell’alto della figura. Centro: Foto del Resurs-DK1 nelle fasi finali di integrazione a Baikonur (2006). Il contenitore pressurizzato è visibile nella sinistra della Figura. Destra: L’apparato PAMELA nelle fasi finali di integrazione nelle camere pulite di Roma Tor Vergata (2005). 

Misure delle abbondanze  delle varie particelle presenti nei raggi cosmici effettuate da PAMELA.

Buon Compleanno Pamela! Otto anni nello spazio, tra raggi cosmici, antimateria, ed eruzioni solari

Oggi   PAMELA compie otto anni.

Il lancio dello spettrometro magnetico è avvenuto  il 15 giugno 2006 dal cosmodromo di Bajkonur (Kazakistan), la  stessa rampa usata per il satellite  Sputnik e per il volo   di Yuri Gagarin.

PAMELA sulla rampa di lancio,  cosmodromo spaziale di Baikonur, Kazakistan 

Lo strumento, del peso complessivo di 470 kg ed alto circa 1.3 m,   è   alloggiato nel satellite russo Resurs DK1 ed è composto di una serie di  rivelatori rivolti alla determinazione del   tipo  ed energia  dei raggi cosmici, (elettroni, protoni, nuclei), con particolare riguardo alla  componente di antimateria,  ad energie e  con  precisioni   sino ad ora mai raggiunte con misure dirette.

Nel corso dei primi otto anni di vita PAMELA ha fornito dati rivoluzionari per la fisica dei raggi cosmici, la componente di antimateria nello spazio (persino intorno alla terra) e la ricerca indiretta di materia oscura. I risultati sono stati pubblicati su Nature, Science, Physical review letters....

L'unico rammarico è che a otto anni dal lancio tutti i dottorandi, post-doc e ricercatori a tempo determinato che hanno lavorato sulla costruzione e l'analisi dati dello strumento sono rimasti precari,  anche perché curiosamente ignorati nei rari concorsi di università ed enti di ricerca intercorsi da allora. 

Buon compleanno PAMELA, e grazie di tutto!

Sinistra: Il satellite russo  Resurs-DK1. E’ possibile vedere i pannelli solari in basso ed il lungo cilindro contenente gli apparati ottici per le osservazioni terrestri. PAMELA è posta nel contenitore pressurizzato nella sinistra della figura. La Terra è idealmente posta nell’alto della figura. Centro: Foto del Resurs-DK1 nelle fasi finali di integrazione a Baikonur (2006). Il contenitore pressurizzato è visibile nella sinistra della Figura. Destra: L’apparato PAMELA nelle fasi finali di integrazione nelle camere pulite di Roma Tor Vergata (2005). E’ possibile distinguere le tre strutture di scintillatori del tempo di volo (S1, S2, S3), utilizzati per la determinazione della velocità e carica delle particelle. Le anticoincidenze (AC) poste intorno all’apparato consentono di eliminare eventi non validi provenienti dai lati;  lo spettrometro magnetico (TRK) è collocato tra i due scintillatori S2 ed S3, mentre il calorimetro silicio tungsteno (CALO), lo scintillatore di coda (S4) ed il rivelatore di neutroni (ND) vengono utilizzati per determinare la natura (leptone o adrone) dell’evento, e la  sua energia (nel caso di elettroni/positroni).

AMS-02 confirms PAMELA positron data extending the measurement at higher energy

(This is a bad english translation of the italian post)

PAMELA is a magnetic spectrometer launched more than six years ago aboard the Russian satellite Resurs-DK1. Since 2006 has been providing high precision data on cosmic rays of solar, galactic and trapped in the geomagnetic field.

The main result is that the size of the component of antimatter, antiprotons and positrons, present in cosmic rays. The importance of this measure lies in the possibility indirect detection of  dark matter.

Possible production of secondary particles as a result of the annihilation of dark matter particles. 

  PAMELA data, published in Nature in 2009   ( Nature 458, 607-609 (2009)   a copy is available here ), reached for the first time the energy of 100 GeV. The picture that emerges is challenging for dark matter: the number of antiprotons is consistent with what is expected from a normal production, while the positrons shows a significant increase above 10 GeV. Various hypotheses have been put forward (several hundred in more than 1000 papers). Indeed, on the nature of this unexpected increase of high-energy positrons the most interesting is the possibility that they may be produced by the annihilation of dark matter, although astrophysical sources such as pulsars could contribute in part the positron flux observed.

Measurement of the positron / (positrons + electrons) (top) and antiproton / proton (bottom) measured by PAMELA. The measurement of the ratio allows for a more precise measurement, reducing the instrumental effects. Note the rarity of antiparticles than particles. The component of antiprotons is consistent with the various hypotheses on the interaction of cosmic rays in the interstellar medium (solid and dashed curves), while that of positrons shows an unexpected excess above 10 GeV. The black curve shows the expected contribution in the absence of anomalous contributions, while the green curve suggests the contribution of a particle of dark matter, which - annihilate - produces an excess of positrons. The blue curve shows an estimate of the possible contribution due to Pulsar.

The results of AMS compared with those of PAMELA and GLAST
(From here )

It is therefore very   nice (and mostly reassuring ....) to have a confirmation of the PAMELA 2009 data. The first confirmation came with the satellite FERMI / GLAST in 2011 ( here the preprint, here an explanation of the method of measurement) which extended the energy. range 
The independent measurements of AMS , presented by Sam Ting at Cern April 3 (here the press release), here an excellent post by Roberto Battiston, in fact, show a good agreement with those of PAMELA. The greater size of AMS allows to have a greater number of positrons and therefore a minor statistical error and reach higher energies. At low energies the difference is due to the solar modulation. At higher energies it seems that the ratio positron / electron tends towards a constant value (and lower than that of GLAST), indicating that the mechanism of production of positrons, whatever it is, is going towards a constant value. Unfortunately there are no clear structures  (with a lot of imagination something to 100 GeV) or sharp drops that  might be due to  dark matter annihilation. 

This first result shows the potential of AMS, the most important experiment on board the  International Space Station and bodes well for the continuation of the mission.

It will be interesting to see if the results of AMS on antiprotons confirm -as it is plausible to expect - those of PAMELA.

AMS-02 conferma i dati di PAMELA... e li estende ad una energia un po' più alta

(here in english)

PAMELA è uno spettrometro magnetico lanciato più di 6 anni fa a bordo del satellite russo Resurs-DK1. Dal 2006 sta fornendo dati di alta precisione su raggi cosmici di origine solare, galattica ed intrappolata nel campo geomagnetico. 

Il principale risultato è quello della misura della componente di antimateria, antiprotoni e positroni, presente nei raggi cosmici. L'importanza di questa misura risiede nella possibilità di rivelare la presenza indiretta di materia oscura. 

Possibile produzione di particelle secondarie a seguito dell'annichilazione delle particelle di materia oscura.

Le misure di PAMELA, pubblicate su Nature nel 2009 (Nature 458, 607-609 (2009) una copia è disponibile qui),  hanno raggiunto per la prima volta  l'energia di 100 GeV, energia mai raggiunta precedentemente. Il quadro che emerge è sconcertante e stimolante allo stesso tempo: il numero di antiprotoni appare coerente con quanto aspettato da una produzione normale, mentre quello di positroni mostra un aumento significativo al di sopra di 10 GeV. Sono state avanzate varie ipotesi (varie centinaia in più 1000 articoli!) sulla natura di questo aumento inaspettato di positroni di alta energia la più interessante è appunto quella che siano prodotti dalla annichilazione di materia oscura, anche se sorgenti astrofisiche come pulsar potrebbero contribuire in parte al flusso di positroni osservato.

Misura del rapporto positrone/(positroni + elettroni) (alto) e antiprotone/protone (basso) misurato da PAMELA. La misura del rapporto consente di ottenere una misura più precisa, riducendo gli effetti strumentali. Si noti la rarità delle antiparticelle rispetto alle particelle. La componente di antiprotoni risulta coerente con le varie ipotesi sulla interazione di raggi cosmici nel mezzo interstellare (curve continue e tratteggiate) , mentre quella di positroni mostra un eccesso inaspettato sopra 10 GeV. La curva in nero mostra il contributo atteso in assenza di contributi anomali, mentre la curva in verde ipotizza il contributo di una particella di materia oscura, che – annichilandosi – produce un eccesso di positroni. La curva blu mostra una stima del possibile contributo dovuto a Pulsar.  

I risultati di AMS confrontati con quelli di PAMELA e GLAST
(da qui)

E' quindi piacevole (e tranquillizzante....) avere una ulteriore conferma delle misure di PAMELA del 2009. Una prima conferma è arrivata con il satellite FERMI/GLAST nel 2011 (qui il preprint, qui una spiegazione del metodo di misura) che ha esteso l'intevallo energetico.
Le misure indipendenti di AMS, presentate da Sam Ting al Cern il 3 aprile (qui il comunicato stampa), qui un ottimo intervento di Roberto Battiston,  mostrano infatti un ottimo accordo con quelle di PAMELA. La maggiore grandezza di AMS consente di avere un numero maggiore di positroni e dunque un minore errore statistico. A basse energie la differenza è dovuta alla modulazione solare. A più alte energie sembrerebbe che il rapporto positroni/elettroni tenda verso un valore costante (e più basso di quello di GLAST), indice che  il meccanismo di produzione di positroni, qualunque esso sia, stia andando verso un valore costante. Purtroppo non sono evidenti strutture (con molta fantasia qualcosa a 100 GeV) che possano fare pensare all'annichiliazione di materia oscura.

Questo primo risultato mostra le potenzialità di AMS, lo strumento di punta della Stazione Spaziale Internazionale e fa ben sperare per il proseguimento della missione. 

Sarà interessante vedere se i risultati di AMS sugli antiprotoni confermeranno - come plausibile attendersi - quelli di PAMELA. 

La lunga coda (2): Distanza Terra-Spazio, Bomba e produzione di antimateria.

Questo è il secondo post che si ispira alle parole chiave con cui si viene indirizzati a questo blog: tra i termini più frequentemente richiesti compaiono: 

1) Distanza Terra - Spazio

2) Bomba antimateria

3) Produzione di antimateria 

4)  Disinformazione 2012

Distanza Terra dallo spazio. La domanda è molto più complessa di quanto potrebbe sembrare, perchè si presta a varie interpretazioni: La prima risposta più ovvia è che la terra vaga nello spazio e quindi la sua distanza da esso è la stessa di quella di una nave nel mare, cioè zero. Tuttavia se si prende come punto di riferimento il centro della terra, allora esso dista dallo spazio il raggio terrestre, ossia 6380 km circa. Se invece consideriamo la distanza del suolo terrestre dallo spazio, la distanza è 80 km, quella sopra cui si può essere chiamati astronauti (questo vale anche per i voli suborbitali della Spaceship one ma non per i voli su pallone ed il recente salto da 40 km di  Felix Baumgartner. Considerando la distanza della Terra dal Sole, questa è circa 149 milioni di km, o circa un centesimo del raggio solare. Definita questa come una Unità Astronomica (UA o AU all'inglese) possiamo avere un'idea delle dimensioni de sistema solare ricordando che Marte è a 1.5 UA, Giove a 2.5  e Plutone a 39 UA.  La distanza della Terra e del sistema solare dal centro galattico è poi di 27,000 anni luce, una sana periferia che ci pone al riparo da buchi neri,  radiazioni ed altri corpi celesti che infestano il centro della galassia e lo rendono probabilmente inabitabile. 

ADA, il primo strumento in cui
ha avuto luogo una collisione artificiale
materia-antimateria (foto INFN-LNF)

Produzione e bomba  di antimateria. La produzione di antimateria (soprattutto antiprotoni, ossia protoni negativi) e positroni (ossia elettroni positivi)  avviene in molti  acceleratori di particelle del mondo. Vale la pena di ricordare che la prima collisione materia-antimateria del mondo, antesignana dei fantascientifici motori dell'Enterprise ha avuto luogo presso i laboratori dell'INFN di Frascati. Si trattava di ADA (Anello di Accumulazione),  un gioiello ideato da Bruno Touschek, geniale scienziato viennese miracolosamente sopravvissuto alla furia delle SS. Dentro ADA correvano, in verso opposto, fasci di elettroni e positroni in una traiettoria circolare con una curvatura di 65 cm.  Ad ADA seguirono Adone e  Daphne, quest'ultimo ancora oggi funzionante. ADA, il prototipo di tutti gli acceleratori a collisione e forse un giorno dei motori delle astronavi  è ancora visibile in una teca sotto vetro nel giardino dei Laboratori.

Recentemente un esperimento in cui sono coinvolto, PAMELA, ha anche scoperto una fascia di antimateria intorno alla Terra. Putroppo le quantità di antimateria sono troppo piccole per sfruttarle come forma di energia e meno che mai per realizzare una bomba (senza contare che i metodi di confinamento per una bomba di antimateria sono ben oltre le nostre possibilità tecniche ed energetiche). 

Disinformazione 2012. Anche in questo caso le interpretazioni sono molteplici, ma quella più probabile si riferisce alla cosiddetta fine del mondo "predetta" dai Maya per il 21 Dicembre 2012. Ovviamente non ci sarà nessun cataclisma cosmico o terrestre per quella o altre date in relazione con il calendario Maya, che pure rappresenta forse il più grande risultato raggiunto da quella splendida civiltà. Tuttavia l'argomento verrà trattato in dettaglio nei prossimi giorni in quanto di rilevanza fondamentale per la nostra civiltà, anche se per motivi diversi da quelli millantati dalle pseudo-profezie (nonchè uno degli argomenti di un e-libro di prossima uscita).

I glifi che rappresentano i numeri maya

Sei anni di PAMELA nello spazio

Oggi PAMELA festeggia sei anni di vita:  il 15 giugno 2006 è infatti stata lanciata dal cosmodromo di Baikonur (Kazakistan), dalla  stessa rampa usata per il satellite  Sputnik e per il volo   di Yuri Gagarin.

PAMELA è uno spettrometro magnetico rivolto allo studio di raggi cosmici ed alla ricerca di antimateria nello spazio. 

PAMELA sulla rampa di lancio,  14/6/2012

Lo strumento, del peso complessivo di 470 kg ed alto circa 1.3 m,   è   composto da una serie di  rivelatori rivolti allo studio di elettroni, positroni, protoni nei raggi cosmici in un ampio intervallo energetico, misurando  la componente di antimateria  ad un'energia e  con una precisione   sino ad ora mai raggiunte.   In sei anni le misure di PAMELA hanno rivoluzionato le conoscenze sui raggi cosmici nella nostra galassia, scoprendo una nuova componente di positroni, di protoni ed elio ed una fascia di antimateria intorno al nostro pianeta. 

La Soyuz pochi secondi prima del lancio (giugno 2006)

Lancio (foto F. Cafagna)

Alcuni   raggi cosmici osservati con PAMELA. Sinistra:  Elettrone di 0.171 GV. La particella entra dall’alto della figura colpendo due barre dello scintillatore posto in cima (S1) e sopra il magnete (S2). La sua traiettoria -  curvata dalla presenza del campo magnetico -  è rivelata delle microstrip al silicio del tracker. La particella interagisce successivamente con lo scintillatore di fondo (S3) prima di essere assorbita dal calorimetro tracciante al silicio tungsteno. Centro:  Positrone di 0.169 GV. Le interazioni con l’apparato sono simili a quelle dell’evento precedente ma la curvatura è nel verso opposto. Destra: un protone di 36 GV. La sua alta energia fa sì che la curvatura nel magnete sia molto ridotta. E’ visibile lo sciame adronico prodotto dall’interazione con il calorimetro, la carica rilasciata nello scintillatore di coda (S4) ed i neutroni prodotti nello sciame e rivelati nel rivelatore di neutroni.




Qui abbiamo festeggiato i 2000 giorni e qui i cinque anni. Con la nuova candelina rinnoviamo tanti auguri di lunga vita: i prossimi anni saranno fondamentali per lo studio dell'attuale ciclo solare....

La strada delle stelle è aperta: 3) Il cosmodromo di Baikonur

La strada per le stelle aperta da Korolev partiva dal segretissimo cosmodromo spaziale di Baikonur, in Kazakistan. Assieme a quello di  Plesetsk assicurano ancor oggi la maggior parte dei lanci   della Russia. Plesetsk  è rivolto principalmente ai lanci polari per la sua elevata latitudine (62° N, vicino alla città di Arkangelsk), mentre Baikonur, sito a 51° nelle steppe del Kazakhistan, è più vicino all’equatore ed è utilizzato per porre satelliti in orbita geostazionaria e per i voli con equipaggio umano. 

La Soyuz con a bordo il satellite
 Resurs e l'esperimento PAMELA
 verso la rampa di lancio (fda)

La città di Baikonur vista dall'aereo (fda)

Baikonur è oggi un enclave russo grazie ad accordi speciali con il governo Kazako. La “vera” città di Baikonur si trova in realtà a circa 200 chilometri di distanza, mentre il villaggio sulle rive del fiume Syr Darya era chiamato Tyuratam e poi Leninsk. La designazione Baikonur fu data ai tempi della guerra fredda per confondere gli aerei spia.

Le abitazioni di Korolev e Gagarin, in prossimità
della rampa di lancio da cui partirono il
primo satellite ed il primo uomo per lo spazio.

Gli edifici di assemblaggio delle Soyuz (blu, sx)
e le vecchie rampe di lancio lunare (sx)

Il modello meccanico dello shuttle russo Buran,
ora al museo di Baikonur

La base occupa un’area grande quanto il Lazio, in cui sono presenti decine di rampe di lancio, due aeroporti, ed installazioni di ogni genere. Alla città vera e propria si aggiungono altri distretti abbandonati dopo il crollo dell’URSS e la chiusura di alcuni programmi spaziali come quello dello shuttle russo Buran. La città vera e propria è a circa 40 minuti di treno o autobus dalla zona di integrazione e lancio dei razzi. Ben presto Korolev, stufo di fare su e giù ogni giorno, si trasferì in uno spartano edificio vicino alla rampa di lancio. Nella casa gemella Gagarin dormì la notte prima del suo storico volo.

Il fiume Syr Darya

Le strade della città

Il mercato

La chiesa di S. Giorgio
il vittorioso (fda)

Padre Sergei (fda)

 Parte 3/fine 

(Parte 1)

(Parte 2)

Questo post fa parte del Carnevale della Fisica, edizione di Aprile, ospitato dal blog di Leonardo Petrillo 

La strada delle stelle è aperta: 1) Sergei Korolev, Yuri Gagarin e lo Sputnik

Yuri Gagarin, a sinistra, e Sergei Korolev,
 a destra (foto TASS) 

Sergei Korolev (1907-1966) è l'artefice - ancora oggi poco conosciuto -  dei successi del programma spaziale sovietico. Capo progettista del programma spaziale sovietico progettò molti dei razzi e delle capsule spaziali dell'Unione Sovietica, alcuni dei quali ancora utilizzati. Per motivi di segretezza, il nome di questo pioniere dello spazio fu tenuto segreto sino a dopo la sua morte e solo dopo il crollo dell’URSS è stato possibile rendergli il dovuto omaggio. 

Korolev disegnò il missile intercontinentale balistico R-7 da cui derivò il razzo che lanciò il primo satellite artificiale, lo Sputnik-1 (che in russo significa satellite) nell’ottobre 1957. Avuta conferma del riuscito lancio dello Sputnik, Korolev disse ai suoi colleghi, “Congratulazioni, la strada delle stelle è aperta”. A questo successo  seguì un solo mese dopo lo Sputnik-2 con a bordo il cane Laika[1].

Modello ingegneristico dello Sputnik,
 gemello identico del primo satellite
 artificiale lanciato nel 1957.
Museo di Baikonur. (fda)

Il 12 Aprile 1961 una nuova conquista: Yuri Gagarin è il primo uomo a raggiungere lo spazio. A bordo della sua Vostok 1 orbitò intorno alla terra per circa 108 minuti prima di atterrare nelle steppe del Kazakistan. Il primo  cosmonauta russo dovette sopportare le intense accelerazioni del lancio, l’assenza di gravità e soprattutto il duro atterraggio, nel quale dovette prima espellersi dalla capsula con il seggiolino eiettabile e poi sganciarsi da esso per paracadutarsi al suolo. Al suo arrivo fu acclamato come eroe, sia in URSS che nel resto del mondo.

“La Strada delle stelle è aperta”.
La frase detta da Sergei Korolev campeggia
 nel piazzale da cui Gagarin ed i cosmonauti partivano 
 per le missioni spaziali (fda)

La consolle utilizzata per lanciare la Vostok
 con a bordo Yuri Gagarin. Al centro  è presente il logbook della rampa di lancio. Museo di Baikonur (fda)

Secondo  il colonnello Valentin Petrov – amico di Gagarin –  fu questa notorietà ad indurre Khrushchev ad attribuire al giovane pilota la frase “Sono stato nello spazio ma non ho visto Dio”. Sempre secondo Petrov, la frase  fu pronunciata per la prima volta dal premier sovietico al congresso del partito dell’URSS e poi da lui attribuita a Gagarin per il maggiore peso che avrebbe avuto – sia in Russia che nel mondo – se proveniente sulle labbra del famoso cosmonauta.

L’importanza di Gagarin gli impedì purtroppo di raggiungere nuovamente le stelle ed il famoso ma sfortunato cosmonauta perì il 27 marzo 1968 in un incidente aereo.

Gagarinsky Start, la rampa di lancio da cui sono stati lanciati lo
 Sputnik e Gagarin. A bordo del razzo Soyuz in foto è presente il
satellite russo Resurs-DK1 con l’esperimento italo-russo
 PAMELA. (14 Giugno 2006, fda)

Parte 1/continua
(Parte 2)
Questo post fa parte del Carnevale della Fisica, edizione di Aprile, ospitato dal blog di Leonardo Petrillo 

Note:

 [1] Al di là dell’oceano fu solo dopo una serie di ritardi e lanci falliti che  l’Explorer-1, primo satellite  statunitense venne lanciato nel gennaio 1958 grazie alla direzione del tedesco Von Braun.

[2] Plesetsk nacque come base per il lancio di ICBM verso gli Stati Uniti, anche se l’unica volta che i missili furono armati con testate nucleari fu nella crisi di Cuba del 1961. Nel 1962 Plesetsk fu selezionata come base per i lanci spaziali e le rampe degli ICBM furono riconvertite.

2000 giorni di PAMELA in orbita

Il 5 dicembre lo spettrometro magnetico PAMELA ha compiuto 2000 giorni di volo nello spazio.

Lo strumento, lanciato a bordo del satellite russo Resurs-DK1 il 15 giugno 2006 aveva già festeggiato 5 anni qualche tempo fa. 

PAMELA studia i raggi cosmici carichi, protoni, elettroni, nuclei di elio; lo spettrometro magnetico permette di estrarre la rarissima componente di antimateria, antiprotoni e positroni, importante sia per la ricerca indiretta di materia oscura che per comprendere perché il nostro universo sia composto di sola materia. 

Purtroppo qualunque  campo magnetico devia le particelle cariche e quindi quello che abbiamo sono "solo" i flussi di particelle, ossia quante particelle ci sono ad una certa energia. 

Gli obiettivi scientifici di PAMELA nel plot di Hillas. 

A bassa energia (10⁹  eV) vi sono quelle intrappolate 

nelle fasce di Van Allen della magnetosfera terrestre, poi quelle emesse 

nelle eruzioni solari e  modulati nel nostro sistema solare  (10¹⁰  eV). 

Positroni ed elettroni vengono dal "vicinato" galattico,

 1-2 kpc, mentre protoni ed antiprotoni scorrazzano 

liberamente per tutta la galassia sino a  circa 10¹⁸  eV. 

Anche se non è possibile produrre le splendide immagini di satelliti come AGILE, Fermi o Hubble, studiando i flussi delle varie particelle è possibile ottenere informazioni molto dettagliate su come i raggi cosmici sono stati prodotti e si sono propagati nella galassia, nel nostro sistema solare ed in prossimità della Terra. 

I fenomeni che governano la magnetoidrodinamica -  disciplina che studia l''interazione tra particelle e campi magnetici - sono molto simili indipendentemente dalle scale in gioco: studiando la produzione di particelle emesse nelle eruzioni solari è possibile comprendere i meccanismi che hanno luogo nelle pulsar e nei nuclei galattici attivi, galassie dominate da immensi buchi neri.