LOsservatorio Pierre Auger La fisica dei Raggi Cosmici

L’Osservatorio Pierre Auger La fisica dei Raggi Cosmici di Ultra Alta Energia Lino Miramonti UNIMI e INFN Milano - Luglio 2015 Lino Miramonti 1

Auger: Rivelatore Ibrido 3000 km 2: Rivelatore di Superficie (SD) 1600 taniche Cherenkov (griglia triangolare di 1. 5 km) Rivelatore di Fluorescenza (FD) 6 x 4 telescopi con campo visivo di 30 x 30 gradi. (Mendoza, Argentina) Completato nel 2008 e finanziato fino al 2015 Luglio 2015 Lino Miramonti 2

Risultati principali: n n n Conferma della soppressione (GZK oppure massima potenza emessa) Spettro energetico, neutrino limit, photon limit (modelli top-down sfavoriti) Anisotropia dei raggi cosmici a ultra alta energia: nascita di una Astronomia a 1019 e. V Risultato 1) Spettro dei raggi cosmici: Auger vede una soppressione del flusso. a) Potrebbe essere dovuto all’interazione dei RC con il CMB -> GZK-effect b) Oppure ad un esaurimento delle sorgenti dei RC Luglio 2015 Lino Miramonti 3

Risultati principali: n n n Conferma della soppressione (GZK oppure massima potenza emessa) Spettro energetico, neutrino limit, photon limit (modelli top-down sfavoriti) Anisotropia dei raggi cosmici a ultra alta energia: nascita di una Astronomia a 1019 e. V Risultato 2) Bottom-Up Acceleration Non vede fotoni e neutrini di altissima energia: sfavorisce di conseguenza i modelli topdown 2 scenari possibili: (Meccanismi di accelerazione astrofisici) Gli UHECR’s sono accelerati in oggetti estesi o eventi catastrofici (AGN, GRB) Top–Down Decay Evidenza sperimentale: ü Anisotropia nella direz. di arrivo ü Fotoni < ≈1% (Fisica oltre il Modello Standard) Decay of topological defects Monopoles Relics Supersymmetric particles Strongly interacting neutrinos Decay of massive new long lived particles Etc. 2015 Luglio Evidenza sperimentale: ü Isotropia nella direzione di arrivo ü Fotoni > ≈10% Lino Miramonti 4

Risultati principali: n n n Conferma della soppressione (GZK oppure massima potenza emessa) Spettro energetico, neutrino limit, photon limit (modelli top-down sfavoriti) Anisotropia dei raggi cosmici a ultra alta energia: nascita di una Astronomia a 1019 e. V Risultato 3) Correlazione raggi cosmici: L’inziale correlazione dei raggi cosmici (con E>55) con le AGN è andata via sciamando. Luglio 2015 Lino Miramonti 5

Una nuova finestra sull’astronomia osservativa? Influenza dei Campi Magnetici sulla propagazione Se la soppressione osservata del flusso è dovuta al GZK-effect “significa che le sorgenti sono situate in maniera eterogenea entro un GZK Volume di d. GZK < 100” Se Sopra i 1020 e. V Δφ < 2° confrontabile con la risoluzione sperimentale del rivelatore! Luglio 2015 gli UHECR sono protoni “propagazione a queste energie è quasi-rettilinea” Lino Miramonti Allora si dovrebbe osservare un’isotropia nella direzione di arrivo dei RC 6

Study of mass composition Esistono diversi metodi per studiare la composizione dei RC primari: Il modo migliore (incertezze sistematiche inferiori) è la misura dell’ Xmax tramite i fluorescence telescopes. Superposition principle: Uno sciame prodotto da un ferro di energia E “è equivalente” a 56 sciami prodotti da protoni con energia E/56 • sciami da protoni penetrano più profondamente maggiore Xmax • sciami da ferro presentano meno fluttuazioni minore RMS(Xmax) La composizione diventa più pesante col crescere dell’energia Luglio 2015 Lino Miramonti 7

Proton Cosmic Ray Astronomy (Auger beyond 2015) ? The Fluorescence Detector has a very low statistic and “sees” only the e. m. component of the shower. Cut off The e. m. component and the muonic component have to measured separately! μ detectors Luglio 2015 Lino Miramonti 8

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Impegno di Milano: Design e procurement del Vessel e Routers. Luglio 2015 Lino Miramonti 11

Attivita’ in corso Auger (Mi): Produzione e test delle camere muoniche (Scintillatori Plastici) per l’up grade del rivelatorie di superficie – AUGER-PRIME n Analisi dati: studio delle muon production depth con le taniche cherenkov al fine di discriminare la natura dei RC primari n n Caratterizzazione e monitoraggio dell’atmosfera Composizione del gruppo e richieste L. Miramonti 60%, Ass. PA B. Caccianiga 40%, Ric INFN M. Mallamaci 100%, Dottoranda M. Potenza M. Longhi Luglio 2015 Missioni 15 k. Euro 40%, Ass. RU Consumo 6 k. Euro 30%, Ass. RU Inventario 2 k. Euro Lino Miramonti 12