Fisica dei Raggi Cosmici di Altissima Energia in esperimenti dallo spazio: il Programma JEM-EUSO
Docenti: R. Caruso, A. Del Popolo, C. Petta
La ricerca dei raggi cosmici di altissima energia (UHECRs) attraverso la misura indiretta degli EAS può avvenire anche in esperimenti su base spaziale: con palloni stratosferici, sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS) o con satelliti. Fin dal 2010, i docenti del DFA afferenti a questa linea di ricerca sono membri di una Collaborazione scientifica internazionale (circa 300 scienziati da 16 Paesi nel Mondo) che opera nell’ambito del Programma JEM-EUSO (Joint Exploratory Missions for Extreme Universe Space Observatory). Il Programma JEM-EUSO (https://www.jemeuso.org) è un programma internazionale in collaborazione con le maggiori Agenzie Spaziali (ASI, CNES, ESA, JAXA, NASA) di successive e sequenziali missioni intermedie sviluppate dal 2014 ad oggi, con esperimenti a terra (missione TA-EUSO) e su base spaziale: con pallone stratosferico (missioni SPB0, SPB1, SPB2, PBR) e sulla Stazione Spaziale Internazionale (missione MiniEUSO).
Il Programma mira a esplorare la fattibilità di nuove tecniche per la futura generazione di rivelatori e telescopi in esperimenti spaziali per UHECRs, a innalzare il TRL (Technology Readiness Level) - estimatore del livello di maturità raggiunto da una tecnologia innovativa - e alla realizzazione, per la prima volta nel panorama scientifico mondiale, della misura di EAS dallo spazio con rivelatori in voli orbitali e sub-orbitali. La Collaborazione sta inoltre progettando una futura missione (POEMMA) con rivelatori su sistema stereoscopico di satelliti utilizzanti tecniche innovative, aprendo una nuova finestra osservativa sugli eventi più energetici dell’Universo (anche neutrini astrofisici di altissima energia).
I docenti del DFA hanno contribuito fin dall’inizio alle vari fasi del Programma e in vari ambiti, in particolare come firmatari fondatori della missione SPB2, ricoprendo incarichi internazionali nell’ambito della prossima missione PBR su pallone (2028, lancio dalla base NASA della Nuova Zelanda), con la leadership della validazione e calibrazione di fotosensori innovativi (SiPMs) in applicazioni spaziali, tra i firmatari fondatori della futura missione su grande scala POEMMA [“The POEMMA (Probe of Extreme Multi-Messenger Astrophysics) observatory” JCAP 06 (007) 2021].
Dal 2021, i docenti DFA costituiscono un’unità operativa anche nell’Accordo Attuativo in essere ASI-INFN-Università di Catania e Università di Torino, Progetto “ASI_EUSO_SPB2” (CUP F15F21000140005, soggetto a rendicontazione) sullo sviluppo di tecniche innovative per la ricerca di UHECR in missioni spaziali.