CTA e MAGIC

Responsabile: Federico Di Pierro

CTA e MAGIC sono due osservatori per raggi gamma da terra che utilizzano la tecnica del Cherenkov atmosferico. L’atmosfera è infatti opaca per fotoni di alta energia, ma questi se di energia sufficiente, possono generare una cascata di particelle secondarie che emettono luce Cherenkov.

I raggi gamma di altissima energia (E > 10 GeV) sono prodotti da fenomeni non termici, in cui particelle cariche (tipicamente elettroni e protoni) vengono accelerate ad energie relativistiche. Queste interagendo con la materia e i campi presenti nelle regioni in cui si propagano possono produrre fotoni di alta energia. Alcune sorgenti astrofisiche di raggi gamma sono i resti di supernova, le pulsar, i sistemi binari contenenti un buco nero, i nuclei galattici attivi, le galassie con regioni di intensa formazione stellare, etc. La produzione di raggi gamma avviene anche in rapidi fenomeni transienti quali le esplosioni di supernova, la fusione di due stelle di neutroni, l’interazione tra buchi neri e disco di accrescimento.
Lo studio delle sorgenti di raggi gamma (che non sono deflessi dai campi magnetici) permette di chiarire l’origine dei raggi cosmici e di studiare la materia e le sue interazioni in condizioni estreme. Inoltre questi fotoni forniscono informazioni preziose sugli ambienti in cui si propagano, utili per la cosmologia e per la fisica fondamentale. Un altro processo che potrebbe portare alla produzione di raggi gamma è l’annichilazione di materia oscura, perciò un’eventuale emissione di raggi gamma non associata a meccanismi standard potrebbe costituire una rivelazione indiretta di questa fondamentale, quanto sfuggente, componente dell’Universo.

MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov) è composto da 2 telescopi di 17 m di diametro ciascuno, situati sull’isola di La Palma (Canarie) a 2200m sul livello del mare. MAGIC lavora nel range di energia tra i 50 GeV e i 10 TeV. Il primo dei due telescopi è operativo dal 2004, il secondo dal 2009. Da allora anche grazie ad un continuo processo di upgrade sia hardware che software, continua ad essere un esperimento leader in questo campo.

CTA (Cherenkov Telescope Array) con due siti osservativi, uno nell’emisfero nord a La Palma e uno nell’emisfero sud in Cile, composto da un centinaio di telescopi in totale, sarà l’osservatorio della comunità internazionale per raggi gamma tra 20 GeV e 300 TeV per le prossime decadi. Con l’inaugurazione del suo primo telescopio di 23 m (LST1) nel sito nord, CTA è finalmente operativo, mentre proseguono la costruzione e lo sviluppo degli altri numerosi telescopi. CTA oltre ad estendere l’intervallo di energia coperto avrà una sensibilità 10 volte maggiore rispetto agli strumenti attuali.
MAGIC e CTA sono tra i principali attori dell’astrofisica multimessaggero (e multibanda), insieme ai rivelatori di gamma dalla spazio, di neutrini, di onde gravitazionali e di raggi cosmici.

Gruppo di Torino

Il gruppo di Torino è coinvolto in diverse attività sia hardware che software in entrambi gli esperimenti.

In MAGIC si occupa dell’osservazione e dello studio dei fenomeni transienti, dello sviluppo e del test di un nuovo sistema di trigger per abbassare la soglia di energia e di sviluppi di meccanica volti all’automazione delle operazioni dei telescopi.

In CTA si occupa di calibrazione dell’atmosfera attraverso un LIDAR Raman, di simulazioni Monte Carlo necessarie alla riduzione dei dati, di sviluppo del software di analisi e dell’analisi dei dati acquisiti dal primo telescopio. Inoltre porta avanti un’attività di R&D per i Large Size Telescope per lo sviluppo di una camera basata su SiPM alternativa alla camera standard a PMT.

Tesi triennali e magistrali

  • Sviluppo della camera a SiPM per LST
  • Test e caratterizzazione di SiPM per IACTs (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes)
  • Simulazione degli effetti atmosferici sulla ricostruzione degli eventi
  • Caratterizzazione dei profili atmosferici del sito nord di CTA attraverso le misurazioni del LIDAR ARCADE
  • Sviluppo del codice di ricostruzione degli eventi di CTA
  • Analisi dei primi dati provenienti dal primo telescopio di CTA (LST1 a La Palma)
  • Simulazione delle performance MAGIC + LST1
  • Analisi dati di MAGIC
Alessio Berti

Università e INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707498
alessio.berti@to.infn.it

Andrea Chiavassa

Università e INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707350
achiavas@to.infn.it

Davide Depaoli

Università e INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707498
davide.depaoli@to.infn.it

Federico Di Pierro

INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707488
federico.dipierro@to.infn.it

Piero Vallania

INAF OATo e INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707349
vallania@to.infn.it

Silvia Vernetto

INAF OATo e INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707491
vernetto@to.infn.it

Carlo F. Vigorito

Università e INFN Torino
Via Pietro Giuria 1, 10125 Torino
Tel +39 011.6707349
vigorito@to.infn.it

Per maggiori informazioni, articoli, foto, visitare il sito ufficiale di CTA: http://portal.cta-observatory.org e di MAGIC: https://magic.mppmu.mpg.de/