SAMADHA (South Atlantic Magnetic Anomaly Dosimetry at High Altitude) è un progetto dell’INFN di dosimetria ambientale, dedicato al monitoraggio della dose dovuta ai raggi cosmici e alla misura dello spettro dei neutroni in siti di alta quota nella regione dell’Anomalia Magnetica del Sud Atlantico (SAA). La sezione di Torino coordina il progetto, a cui partecipano anche le sezioni di Frascati, Trieste, Firenze e Napoli.

I raggi cosmici secondari che arrivano al suolo contribuiscono alla dose totale dovuta alla radiazione ionizzante di origine naturale, con intensità crescente con la quota sul livello del mare. Benché il flusso al suolo dei neutroni sia minore di quello di altre particelle come muoni, elettroni o raggi gamma, il loro contributo alla dose efficace è molto importante, a causa dei danni biologici che le interazioni neutroniche possono arrecare agli organismi viventi.

L’Anomalia Magnetica del Sud Atlantico è un’ampia regione che si estende su parte dell’Oceano Atlantico e del Sud America, dove, a causa dell’inclinazione dell’asse del campo geomagnetico rispetto all’asse di rotazione della Terra e dello spostamento del centro del dipolo rispetto al centro terrestre, il campo magnetico ha i valori più bassi di tutto il pianeta. A causa di questa asimmetria del campo geomagnetico, la SAA è la zona in cui le fasce di Van Allen si avvicinano maggiormente alla superficie terrestre. Nella regione della SAA, la fascia di Van Allen più interna, dove sono intrappolati protoni di energia fino a qualche GeV, si estende fino a una distanza di soli 200 km dalla superficie terrestre.

Il progetto SAMADHA si propone di studiare eventuali variazioni di flusso di raggi cosmici e relativa dose in alta quota, dovute alla particolare vicinanza della fascia interna di Van Allen. Nei periodi di intensa attività solare, in caso di forti perturbazioni del campo geomagnetico, la fascia interna di Van Allen potrebbe rilasciare una parte dei protoni intrappolati, i quali interagendo in atmosfera in linea di principio potrebbero generare dei secondari, in particolare neutroni, in grado di arrivare al suolo in alta quota, aggiungendosi al flusso standard dei raggi cosmici.

Il sito scelto per le misure è il Laboratorio di Chacaltaya in Bolivia, a 5240 m di quota. Come sito di confronto e per test strumentali, si usa il Laboratorio della Testa Grigia a Plateau Rosa, a 3480 m.

Laboratorio di Chacaltaya, Bolivia (5240 m)

Laboratorio della Testa Grigia, Italia (3480 m)

Oltre al monitoraggio della dose, SAMADHA si propone di monitorare lo spettro dei neutroni dei raggi cosmici. La strumentazione consiste in un sistema di sfere di Bonner per la misura dello spettro dei neutroni, rem counter per la misura della dose neutronica, dosimetri per raggi gamma, spettrometri al silicio per la dose da particelle cariche e dosimetri passivi (TLD e CR-39). Le misure sono iniziate nel 2021 alla Testa Grigia e nel 2022 a Chacaltaya.

Strumentazione nel Laboratorio di Chacaltaya

L’interesse del progetto va ben oltre il puro dato scientifico, se si considera che nella regione andina vivono milioni di persone a quote estremamente elevate. Si pensi all’altipiano boliviano, situato a oltre 4000 metri, con un milione di persone nella sola città di El Alto, o ad agglomerati urbani come la Rinconada in Perù, posto oltre i 5000 metri, dove vivono circa 30000 persone.

Una descrizione più dettagliata del progetto SAMADHA e la visione dei dati in tempo quasi reale (aggiornati ogni ora) si trovano sul sito https://samadha.to.infn.it.