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Misura dell'intensità della componente leggera dei raggi cosmici primari alle energie <100 TeV con l'esperimento ARGO-YBJ

L’attività di ricerca relativa alla tesi di laurea è stata svolta nell’ambito dell’esperimento ARGO-YBJ, un esperimento progettato per rivelare sciami atmosferici generati da fotoni e raggi cosmici primari su un ampio intervallo energetico con un’energia di soglia di qualche centinaio di GeV. Questo aspetto caratterizza l'esperimento ARGO rispetto ai tradizionali apparati di sciame che operano con soglie di varie decine di TeV. In tal modo, è possibile svolgere un vasto programma nel settore della γ-astronomia (300 GeV - 10 TeV ), della fisica dei Gamma Ray Bursts (1 GeV - 1 TeV ) e della fisica dei Raggi Cosmici (1 TeV - 1016 eV ).

Il mio studio è stato focalizzato sulla fisica della radiazione cosmica ad energie comprese tra 1 e 100 TeV, alle quali domina il contributo della componente leggera, costituita da protoni e nuclei di elio. I dati in questo intervallo di energia provengono essenzialmente da misure con apparati su pallone o satellite, misure affette da notevoli incertezze. E’ importante quindi la misura con una tecnica completamente diversa, possibile per ARGO in virtù della sua collocazione e della sua struttura. La determinazione dello spettro in energia di protoni e nuclei di elio è di particolare importanza per poter certificare il modello di accelerazione da Supernova Remnants.

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Introduzione ARGO-YBJ e´ un esperimento progettato per rivelare sciami atmosferici generati da fotoni e raggi cosmici primari su un ampio intervallo energetico con una energia di soglia di qualche centinaio di GeV: aspetto unico che lo caratterizza rispetto ai tradizionali apparati di sciame che operano con soglie di varie decine di TeV. Questa capacita´ e´ realizzata: ˆ Localizzando il rivelatore in alta quota, 4300 m s.l.m. ˆ Strutturandolo con un’elevatissima superficie attiva, ∼ 92% dell’area ge- ometrica, ad alta segmentazione per un’accurata ricostruzione del fronte dello sciame. In tal modo, ARGO e´ capace di svolgere un programma di punta nel settore della γ-astronomia (300 GeV − 10 TeV ), della fisica dei Gamma Ray Burts (1 GeV − 1 TeV ) e della fisica dei Raggi Cosmici (1 TeV − 1016 eV ). ARGO sfrutta le proprieta´ di efficienza, risoluzione temporale e compattez- za degli RPCs che sono equipaggiati con due sistemi di lettura, digitale ed analogica. La lettura digitale permette, in pratica, di “contare” le particelle cariche che incidono sul rivelatore, consentendo di rivelare “sciami poveri” con solo qualche decina di particelle residue e naturalmente generati da primari di bassa ener- gia: e´ l’approccio che consente di affrontare la “fisica al TeV” con un apparato di sciame, un settore studiato tradizionalmente con apparati Cˇerenkov per l’as- tronomia γ o con dispositivi su palloni o satelliti per lo studio della composizione dei raggi cosmici primari e dei loro spettri di energia. Il vantaggio di un apparato di sciame e´ che puo´ operare con grande continuita´ (alto duty cycle) e con grande campo di vista. La lettura analogica, ovvero la misura della carica sviluppata negli RPCs, consente di estendere il “range” energetico di ARGO sino alle energie del ginoc- chio dei RC, ≈ 1016 eV. In questo lavoro di tesi mi sono occupata della risposta digitale del rivelatore e di come si correla con la radiazione cosmica primaria “al TeV”. In particolare ho focalizzato il mio studio in due direzioni: 1

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali

Autore: Beatrice Panico Contatta »

Composta da 103 pagine.

 

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Disponibile in PDF, la consultazione è esclusivamente in formato digitale.