Fenomenologia dei Raggi Cosmici primari. Meccanismi di propagazione e accelerazione. Antiprotoni e positroni nei Raggi Cosmici: produzione secondaria e possibili sorgenti primarie. Composizione isotopica. I Raggi Cosmici di altissima energia. Interazione dei Raggi Cosmici primari con l’atmosfera e produzione degli sciami. Rivelatori di sciami atmosferici e di neutrini di altissima energia.
M.S. Longair, ‘High Energy Astrophysics’, Cambridge University Press; D.H. Perkins, ‘Particle Astrophysics’, Oxford University Press.
Obiettivi Formativi
Conoscenze acquisite:
Fenomenologia dei raggi cosmici a tutte le energie. Conoscenza dei principali metodi sperimentali.
Competenze acquisite:
Fenomenologia dei raggi cosmici a tutte le energie. Conoscenza dei principali metodi sperimentali.
Capacità acquisite
Calcoli dei flussi dei raggi cosmici e neutrini. Dimensionamento dei rivelatori.
Prerequisiti
Conoscenze introduttive di fisica subnucleare
Metodi Didattici
6 CFU
Attività in aula: 48 ore
Altre Informazioni
Orario di Ricevimento studenti
M. Bongi: 15-17 Lun Ven
S. Bottai: 15-17 Lun Ven
P. Papini: 15-17 Lun Ven
Sito web: --
Modalità di verifica apprendimento
Esame orale
Programma del corso
MODULO I :
Fenomenologia dei raggi cosmici, metodo di misura dei flussi dei raggi cosmici, definizione e uso del fattore geometrico. Influenza del campo magnetico terrestre e dell'attività solare sui raggi cosmici misurati sulla Terra. Composizione nucleare dei raggi cosmici, comparazione con le abbondanze locali e equazione del trasporto dei raggi cosmici nella galassia. Modello di propagazione semplificato (leaky box model) e studio delle caratteristiche dei raggi cosmici attraverso le misure delle abbondanze relative (materiale attraversato, composizione alle sorgenti, indice spettrale, tempo di accelerazione e riaccelerazione, vita media dei raggi cosmici). Flusso di elettroni nei raggi cosmici, emissione elettromagnetica e alone galattico.•Flusso di antimateria (antiprotoni, positroni e ricerca di antinuclei) e connessioni con eventuali sorgenti primarie. Bilancio energetico dei raggi cosmici e meccanismo di accelerazione di Fermi in relazione con la fisica delle supernova.
MODULO II:
Raggi cosmici di energia ultra alta. Fenomenologia degli sciami atmosferici e tecniche di rivelazione. Flussi di raggi cosmici con energia oltre 1014 eV. Meccanismo di Fermi ed energia massima raggiungibile. Il problema della accelerazione alle energie sopra il ginocchio e spiegazione della forma dello spettro dei raggi cosmici al ginocchio. La propagazione extragalattica delle particelle ed il cutoff GZK atteso nello spettro dei raggi cosmici di energia estrema. Discussione sulle possibili sorgenti extragalattiche di raggi cosmici di energia E>1019 eV e sui modelli per l’interpretazione dei dati. Astronomia a neutrini di energia ultra alta. Motivazioni dell'astronomia a neutrini di energia ultra alta. Calcolo dei flussi attesi e limiti superiori peri flussi diffusi di neutrini da sorgenti extragalattiche (limite di WB e limite MPR). Rivelazione di neutrini astrofisici di energia alta energia : calcolo della frequenza degli eventi attesi, dimensionamento e tipologia dei rivelatori. Neutrini atmosferici : fenomenologia, rivelazione e oscillazione di neutrini. Neutrini solari : fenomenologia, rivelazione e oscillazione di neutrini.