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

Auger: Rivelatore Ibrido 3000 km2: Rivelatore di Superficie (SD) 1600 taniche Cherenkov (griglia triangolare di1.5 km) Rivelatore di Fluorescenza (FD) 6x4 telescopi con campo visivo di 30x30 gradi. (Mendoza, Argentina) Completato nel 2008 e finanziato fino al 2015 Luglio 2015 Lino Miramonti

Spettro dei raggi cosmici: Auger vede una soppressione del flusso. Risultati principali: 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 eV 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

Risultati principali: 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 eV Risultato 2) Non vede fotoni e neutrini di altissima energia: sfavorisce di conseguenza i modelli top-down 2 scenari possibili: Bottom-Up Acceleration (Meccanismi di accelerazione astrofisici) Gli UHECR’s sono accelerati in oggetti estesi o eventi catastrofici (AGN, GRB) Evidenza sperimentale: Anisotropia nella direz. di arrivo Fotoni < ≈1% Top–Down Decay (Fisica oltre il Modello Standard) Decay of topological defects Monopoles Relics Supersymmetric particles Strongly interacting neutrinos Decay of massive new long lived particles Etc. Evidenza sperimentale: Isotropia nella direzione di arrivo Fotoni > ≈10% Luglio 2015 Lino Miramonti

Risultati principali: 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 eV Risultato 3) Correlazione raggi cosmici: L’inziale correlazione dei raggi cosmici (con E>55) con le AGN è andata via via sciamando. Luglio 2015 Lino Miramonti

sull’astronomia osservativa? 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 dGZK < 100” Se gli UHECR sono protoni “propagazione a queste energie è quasi-rettilinea” Allora si dovrebbe osservare un’isotropia nella direzione di arrivo dei RC Sopra i 1020 eV Δφ < 2° confrontabile con la risoluzione sperimentale del rivelatore! Luglio 2015 Lino Miramonti

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

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. The e.m. component and the muonic component have to measured separately! Cut off μ detectors Luglio 2015 Lino Miramonti 8

Luglio 2015 Lino Miramonti

Luglio 2015 Lino Miramonti

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

Attivita’ in corso Auger (Mi): Produzione e test delle camere muoniche (Scintillatori Plastici) per l’up grade del rivelatorie di superficie – AUGER-PRIME Analisi dati: studio delle muon production depth con le taniche cherenkov al fine di discriminare la natura dei RC primari 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 40%, Ass. RU M. Longhi 30%, Ass. RU Missioni 15 kEuro Consumo 6 kEuro Inventario 2 kEuro Luglio 2015 Lino Miramonti