CALET inizia la sua caccia di particelle

CALET agganciato alla Stazione Spaziale Internazionale

Il CALorimetric Electron Telescope (CALET) a bordo del modulo Kibo della Stazione Spaziale Internazionale ha iniziato le sue osservazioni dirette di elettroni nell’intervallo del Tera elettronvolt (TeV). CALET è uno strumento  dotato di rivelatori all’avanguardia, in grado di eseguire osservazioni ad elevata precisione di elettroni, raggi gamma, protoni e nuclei atomici alle altissime energie. Tali misure, fino ad ora, sono state difficili da realizzare. Oltre a questo tipo di studi CALET si occuperà anche di fenomeni estremi quali i Gamma Ray Burst. Ci aspettiamo che tutte queste misure ci permettano di svelare una serie di misteri del cosmo, tra cui ad esempio l’origine e i meccanismi di accelerazione e diffusione dei raggi cosmici ad alta energia, e segnali dovuti a materia oscura.

CALET è stato portato sul modulo Kibo nel mese di agosto 2015 dove è poi stato installato sull’Exposed Facility, la zona posta posteriormente al modulo, al di fuori dell’airlock. Dopo aver completato la fase iniziale di verifica degli strumenti, CALET sta svolgendo le operazioni di calibrazione e la verifica dei dati raccolti. In seguito alla calibrazione, lo strumento andrà in modalità osservativa, rimanendoci per oltre due anni.

CALET è un progetto di ricerca congiunto, risultato della collaborazione tra JAXA e Waseda University. Il progetto è guidato dal professor Shoji Torii, che lavora presso la Facoltà di Scienze e Ingegneria della Waseda University. Fanno parte del team 22 istituti di ricerca, tra i quali l’Università di Kanagawa, l’Aoyama Gakuin University e l’Institute for Comic Ray Research dell’Università di Tokyo. Inoltre, anche la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) hanno collaborato allo sviluppo di CALET. Entrambi contribuiranno all’analisi dei dati raccolti dallo strumento.

mmagine dell’elettrone candidato nella regione TeV osservato il 14 ottobre durante la verifica iniziale e la calibrazione dei dati. Crediti: JAXA

A bordo di CALET è installato anche un calorimetro in grado di rilevare le posizioni degli sciami di particelle. Il calorimetro di chiama Total Absorption Calorimeter (TASC) ed è stato sviluppato nell’ambito della cooperazione tra JAXA, NASA e ASI ed è stato testato presso la European Organization for Nuclear Research (CERN). La possibilità di ottenere imaging degli sciami di particelle generati dai raggi cosmici all’interno del calorimetro ci permette di ottenere osservazioni estremamente precise. Il calorimetro è uno strumento in grado di misurare l’energia delle particelle molto energetiche. Quando un elettrone o un raggio gamma attraversano la materia, avvengono una serie di interazioni elettromagnetiche, come bremsstrahlung o creazione di coppie elettrone-positrone, che producono un aumento del numero di particelle e quindi lo “sciame”.  TASC si trova nello strato inferiore di CALET e ha la capacità di determinare con una precisione mai raggiunta prima l’energia di particelle oltre il TeV.

I ricercatori sostengono che molto probabilmente la materia oscura è costituita da particelle massicce debolmente interagenti (Weakly Interacting Massive Particles, WIMP). In teoria le WIMP creano particelle elementari note, come ad esempio coppie elettrone/positrone, attraverso annichilazioni di coppie e decadimenti, e la massima energia delle particelle generate è limitata all’energia della WIMP. La massa della WIMP dovrebbe arrivare oltre parecchie centinaia di GeV, stando alle osservazioni effettuate fino ad ora su coppie elettrone/positrone. Quindi la possibilità di osservare questo tipo di particelle nella regione del TeV è cruciale per la ricerca di materia oscura. CALET è il primo strumento in grado di raggiungere energie simili.

Fonte: Media INAF | Scritto da Elisa Nichelli