Rappresentazione artistica del rivelatore LAT (NASA)
Un importante software arriva all’ottava release, e fa un bel salto di qualità. No, non parliamo del più diffuso sistema operativo al mondo, quello con le finestre. Ma del software utilizzato dalla missione FERMI per analizzare a Terra i dati raccolte dal rivelatore LAT, di cui è stato messa a punto l’ottavo aggiornamento. Chiamato PASS 8, porterà miglioramenti su tutta la linea che amplieranno ulteriormente gli obiettivi e le potenzialità scientifiche della missione, dalla ricerca di nuove sorgenti fino allo studio dei gamma ray burst, e forse alla possibilità di rivelare le elusive particelle che compongono la materia oscura.
Presentato la scorsa settimana durante il quarto International Fermi Symposium a Monterey, in California, è stato sviluppato da Bill Atwood, all’Università della California a Santa Cruz in stretta collaborazione con gruppi di ricerca a Stanford, in Francia e con il gruppo di Pisa dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, che assieme all’ASI e all’INAF è partner fondamentale della missione.
“Il software è l’ultimo anello di una catena fondamentale per l’analisi della radiazione gamma, quello che si chiama reiezione del fondo” spiega Luca Latronico della sezione INFN di Torino, attualmente Deputy analysis coordinator e dall’anno prossimo coordinatore dell’analisi scientifica per FERMI-LAT. “Lo strumento LAT viene attraversato da circa un fotone ogni milione di protoni. Selezionare quel fotone e distinguerlo dal fondo è molto complicato. Viene fatto prima a livello hardware, poi con un software a bordo e infine con un passaggio molto più fine a Terra. Il software di terra è stato più volte revisionato dopo il lancio, sfruttando informazioni arrivate da dati di volo e da analisi del fondo che non si potevano fare finché il satellite non era in volo. Ma con questa ottava versione abbiamo completamente rivisto gli algoritmi che ricostruiscono gli eventi (cioè il passaggio di fotoni nel rivelatore LAT)”.
Grazie a questo miglioramento, spiega Latronico, i ricercatori si aspettano di migliorare la resa di Fermi in almeno tre direzioni. Primo, aumento della risoluzione angolare, quindi della capacità di individuare nuove sorgenti gamma. Secondo, ampliamento dell’accettanza energetica (in soldoni, dei livelli di energia dei fotoni osservabili) sia verso l’alto che verso il basso. “Verso l’alto, contiamo di andare oltre i 300 Gev attuali e arrivare a 3 Tev, un livello di energia finora raggiungibile solo da strumenti terrestri come MAGIC” spiega Latronico. “Verso il basso contiamo invece di arrivare all’ordine delle decine di Mev”. Terzo, aumento del numero di fotoni osservati, una proprietà che dipende sì dalle dimensioni del rivelatore, ma anche da quanto efficiente è la separazione del segnale del rumore di fondo.
PASS8 sarà operativo entro la seconda metà del 2013, spiegano i ricercatori. Nel frattempo, proprio il gruppo INFN di Pisa, in particolare Melissa Pesce-Rollins, ha effettuato un primo test, tornando ad analizzare con il nuovo software dieci gamma ray burst rilevati da Fermi. Il risultato è stato di trovare quattro nuovi fotoni a energie sopra i 10GeV, tra cui uno con energia di 27,5 GeV, proveniente da un burst a 12,2 miliardi di anni luce di distanza dalla Terra. E’ il fotone più energetico mai osservato a quella distanza. Quattro fotoni in più possono sembrare poca cosa, ma non lo sono affatto, spiega Latronico. “In particolare per lo studio dei gamma ray burst, anche pochi fotoni possono dirci cose molto importanti su argomenti come l’opacità dell’universo o la gravità quantistica. Il fatto di trovare o meno fotoni a certi livelli di energia ci permette di escludere o convalidare diversi modelli teorici per spiegare questi fenomeni”.
Una volta che PASS 8 sarà pronto e convalidato, tutti i dati accumulati sinora da LAT (ben 700 milioni di fotoni rilasciati sul server della NASA) verranno ripassati al setaccio in cerca di ulteriori fotoni finora sfuggiti all’analisi dei dati, che saranno resi pubblici per la comunità scientifica. “Questi miglioramenti porteranno benefici a tutto campo a tutte le aree di scienza della missione. Per alcuni campi, come la ricerca di sorgenti estese, sarà particolarmente importante l’aumento della risoluzione angolare. Per altre, come l’analisi spettrale delle sorgenti gia individuate, sarà più importante l’accettanza energetica estesa”. E come scrive oggi Nature in un articolo sull’argomento, PASS 8 potrebbe contribuire chiarire se i fotoni gamma in sovrappiù provenienti dal centro della nostra galassia osservati recentemente nei dati di Fermi possano davvero essere causati dall’annichilazione di particelle di materia oscura.