PAMELA (Payload for Antimatter Exploration and Light-nuclei Astrophysics)

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Nome: Pamela (Payload for Antimatter Exploration and Light-nuclei Astrophysics)  Che cos’è: una missione su satellite per studiare i raggi cosmici fuori dall’atmosfera terrestre  Dove: in orbita a un’altezza che va dai 350 ai 610 km Quando: il lancio è avvenuto con una Soyuz il 15 giugno del 2006 dalla base diBajkonour in Kazakhstan

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L’esperimento

Pamela è un esperimento satellitare dedicato allo studio della radiazione cosmica per trovare risposte a domande ancora aperte sul nostro universo, come l’assenza di regioni estese  di antimateria  e l’esistenza della materia oscura.

Come è fatto

L’apparato Pamela è progettato per misurare il flusso dei nuclei e delle particelle cariche che attraversano lo strumento in funzione della loro energia. Stando su un satellite in orbita attorno al nostro pianeta, Pamela intercetta la pioggia di raggi cosmici primari, cioè dei raggi cosmici prima che essi interagiscano con i nuclei che compongono l’atmosfera. Il sistema è composto da uno spettrometro magnetico e da un insieme di rivelatori per il riconoscimento delle particelle e la misura della loro energia.

Obiettivi scientifici

Lo scopo principale di Pamela è misurare i flussi di antiparticelle,  particelle e nuclei in un ampio intervallo di energia. Inoltre, obiettivi secondari sono il monitoraggio a lungo termine della modulazione solare dei raggi cosmici, la misura delle particelle energetiche che provengono dal Sole e degli elettroni dal pianeta Giove.

Tecnologia

Pamela è dotato di uno spettrometro magnetico, un calorimetro, un sistema di tempo di volo, un sistema di anticoincidenza e un rivelatore di neutroni.

Lo spettrometro magnetico, composto di 5 moduli di magnete permanente che curvano le particelle cariche, alternati a  6 piani a microstrip di silicio per ricostruirne la traiettoria,  consente di misurarne con grande precisione il  segno della carica elettrica  ed il rapporto fra la quantità di moto e la  carica    fino alle più alte energie. Il calorimetro è costituito da piani di ministrip di silicio alternati a piani di tungsteno.

L’energia rilasciata dallo sciame di particelle prodotto dalle particelle incidenti viene misurata lungo tutto il suo sviluppo, così da consentire la ricostruzione della topologia dell’interazione della particella all’interno del calorimetro. In questo modo il calorimetro è il principale strumento per distinguere elettroni e positroni da antiprotoni e protoni. Il sistema di tempo di volo, che usa degli scintillatori, misura il valore assoluto della carica elettrica delle particelle incidenti e la direzione del loro volo; per particelle di bassa energia, la misura di  velocità permette anche di ricostruire il valore della loro massa isotopica.  Il rivelatore di neutroni posto al di sotto del calorimetro aumenta la capacità di separazione fra protoni e positroni del telescopio Pamela.

Il sistema di anticoincidenza, basato su contatori a scintillazione, permette di escludere  le particelle provenienti dai lati dell’apparato e quelle prodotte  all’interno del rivelatore da una particella primaria entrante nel telescopio.

L’apparato e il lungo periodo di misura in orbita permettono lo studio  di particelle rare, come antiprotoni e positroni, che potrebbero essere segnali di materia oscura, con una ampia statistica.

Partecipanti/ collaborazione

È una collaborazione italo-russa a cui in nostro Paese partecipa con l’Agenzia spaziale Italiana (ASI) e con l’istituto nazionale di Fisica Nucleare (INFN), in particolare vi lavorano le sezioni INFN e i Dipartimenti di Fisica delle Università di Roma Tor Vergata, Bari, Firenze, Napoli, Trieste e i Laboratori Nazionali di Frascati (LNF). Inoltre, fanno parte della collaborazione anche la Germania e la Svezia.