Relazione Anno 2009 - Dipartimento di Fisica G. Occhialini - Infn

Relazione Dipartimento di Fisica “G. Occhialini”, anno 2009
dedicata allo scopo, ha richiesto l’ottimizzazione di algoritmi basati su modelli
sviluppati dalla NASA. Inoltre, sarà in grado di tracciare, in tempo quasi reale, le
particelle misurate sulla Stazione Spaziale da AMS-02. I risultati più recenti sono i
seguenti:
• È stato ultimato il lavoro sulla funzione di trasferimento (TF) che descrive la
permeabilità della magnetosfera ai raggi cosmici (RC).
• Lo studio della TF è stato esteso agli ioni di elio attraverso una simulazione
isotropa di eventi con un metodo Monte Carlo. Il risultato è stato confrontato con
i dati sperimentali di AMS-01.
• È stato fatto lo studio della TF anche per ioni più pesanti (Carbonio e Ferro). In
questo caso i risultati sono stati confrontati con i dati sperimentali del satellite
HEAO-3.
• Sono state valutate le abbondanze, in magnetosfera, di He, C, e Fe riferite ai
protoni, mettendo in evidenza che queste sono diverse da quelle calcolate al di
fuori a causa del taglio geomagnetico, che agisce sulla rigidità.
• È stato calcolato il flusso dei RC nel periodo di inizio dell’attività di AMS-02,
ovvero metà 2011. Questo è stato possibile a partire dal modello di campo
magnetico terrestre (IGRF) ed estrapolando l’attività solare dai dati misurati negli
ultimi 4 cicli solari.
Studio della modulazione solare sui raggi cosmici galattici.
E’ stato sviluppato un modello bidimensionale per lo studio della propagazione dei
raggi cosmici in eliosfera. Questo modello permette di riprodurre l'effetto noto come
modulazione solare attraverso la simulazione stocastica di eventi. Questo nuovo
modello ci consente di tenere conto di effetti dipendenti dal tempo – quindi
dall’evolversi dell’attività solare - e dal segno della carica con una conseguente
maggiore necessità di CPU per la simulazione.
In particolare, nel modello si approssima la struttura dinamica dell'eliosfera
suddividendola in diverse regioni in base alla propagazione del vento solare. Inoltre
viene stimato l’effetto dovuto alla “deriva” – come proposto da Potgieter-Moraal -
sia in periodi di minima attività solare, quando il campo magnetico ha una
componente dipolare dominante, sia di massima attività, quando il campo ha una
struttura più complessa. Nel modello attuale, tra i parametri importanti che
descrivono l'attività solare e il suo effetto sui raggi cosmici si è introdotto un
“parametro di diffusione” che risulta dipendere dal numero di macchie solari.
Per quanto riguarda particelle leggere come gli elettroni si è provveduto a calcolare
ed aggiungere accanto alla perdita di energia adiabatica, le perdite dovute a processi
Compton Inverso, Bremsstrahlung, Ionizzazione e Irraggiamento, che sono
trascurabili per particelle più massive come i protoni.
La farm Linux disponibile in Dipartimento è stata utilizzata per questi calcoli di
trasporto dei raggi cosmici nell’eliosfera. I principali risultati ottenuti sono i
seguenti:
• Il modello ha permesso di ottenere spettri modulati di protoni ed antiprotoni così
come di elettroni e positroni. Questi spettri hanno mostrato un buon accordo con
quelli pubblicati dagli esperimenti AMS-01, BESS, PAMELA.
• Si è studiato l’effetto dell’interazione del bordo esterno dell’eliosfera con il
campo magnetico interstellare. Vi è la possibilità che una frazione di particelle
uscenti dall’eliosfera possa rientrarvi e contribuire al flusso totale. In questo
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