HALCORD (High Altitude and Latitude COsmic Rays Dosimetry) - Infn
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HALCORD (High Altitude and Latitude COsmic Rays Dosimetry)
Trieste (2.1 FTE) Resp. Nazionale G. Giannini (0.5 FTE), M. Messerotti (0.5 FTE),
A. Richetti(1.0 FTE), S. Stella (0.4 FTE), M. Vascotto (0.2 FTE)
Torino (~1 FTE) Resp. Loc. Claudio Cassardo, Silvia Ferrarese, Giovanni Badino
(TOTALE Nazionale ~ 4 FTE)
Premessa: L'esperimento HALCORD si inserisce nell'accordo di collaborazione scientifica tra INFN (Istituto Nazionale
di Fisica Nucleare, Italia), IAPS (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Italia) - INAF (Istituto Nazionale di
Astrofisica, Italia), IAA (Instituto Antartico Argentino, Argentina) e UNLP (Universidad National de La Plata, Argentina)
attivo per il periodo 2015-2020.
Agreement signed 23 April 2015 between italian
and argentine institutions for a five years
research program (2015 - 2020)
200 m asl, 64°14‘S 56°37' W Campaign 2013 January-May (Feasibility study ) Campaign 2015 March-December
Relevance of environmental radiation dosimetry in Antarctic region
General considerations
• The Antarctic region is the site in the Planet more sensitive to space weather effects.
• A wide variety of conditions are encounterd , because the Antarctic bases are located at
different altitudes ( from sea level to 3300 m on the Plateau) and at different distances
from the magnetic Pole
• The personnel of the bases live there for long periods ( 1 or 2 years) , so on these persons
the effect of long exposure to low doses could be studied.
• These data could be of interest for space application
Whereas there are many radation survey studies in Antarctica, the dosimetric aspect is
until now almost not considered. Very few and puzzling data are available in literature
Geophysical considerations
• The Earth magnetic field is lowering and changing (in particular at Polar regions)
• The South Atlantic Anomaly SAA is growing and deeping
• The solar activity is lowering, (also in growing cycles)
The exposure of Antarctic Region to GCR could be increasing in the next yearsYear-round population in Antarctica by host country
Summer population: over 4000 USA 346
Year-round population : 1162 Argentina 184
Russia 148
Chile 108
China 65
Australia 62
Japan 40
United Kingdom 38
France 33
India 25
South Korea 16
Poland 15
Magnetic Brazil 12
Pole
France/Italy 12
New Zealand 12
Ukraine 12
South Africa 10
Germany 9
Source: Brinkhoff, T. (2008). Antarctica. City Population, Uruguay 9
1 July 2008. Available at http://citypopulation.de/Antarctica.html. Norway 6CORA Project COsmic Rays in Antarctica
Marambio Argentine Antarctic Base
2013 January – May Feasibility study Marambio Antarctic Base
200 m asl, 64°14‘S 56°37' W
2014 August- December Instrument Testa Grigia 3480m a s l
inter-comparison 45°56ʹN 7°42ʹE
2015 March - December Dosimetric Campaign Marambio Base
200 m asl, 64°14‘S 56°37' W
CORA Project COLLABORATION
• INFN ( Sez.Torino, Sez. Bologna, LNF Frascati)
• IAPS-INAF Roma
• Politecnico di Milano
• UNLP ( Universitad National de La Plata) Argentina
• IAA (Istituto Antartico Argentino)NUOVO ESPERIMENTO: HALCORD (High Altitude and Latitude Cosmic Rays Dosimetry) Premesse: L'esperimento HALCORD si inserisce nell'accordo di collaborazione scientifica tra INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Italia), IAPS (Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Italia)-INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica, Italia), IAA (Instituto Antartico Argentino, Argentina) e UNLP (Universidad National de La Plata, Argentina) attivo per il periodo 2015-2020. Nell'ambito di tale accordo sono già state svolte alcune attività di misura presso la base Argentina di Marambio, supportate interamente dall' IAA. I risultati preliminari ottenuti , specialmente nel campo della dosimetria neutronica, sono di notevole interesse. E' inoltre attiva una collaborazione tra CNR e Università di Chilecito per l'installazione di un laboratorio ad alta quota sul Monte Famatina, 5000 m a.s.l. (above sea level), a cui l'INFN collabora, su richiesta del CNR, per le attività di dosimetria ( Sezioni di Bologna e Torino). L'esperimento proposto può quindi usufruire di infrastrutture e strumenti già disponibili, in particolare il Neutron Monitor portatile di IAPS_INAF, già installato presso il laboratorio della Testa Grigia a Plateu Rosa (pianoro ghiacciato, da francese e patois valdostano), che rappresenta una facility unica e di grande rilevanza per l'interconfronto degli strumenti dosimetrici e per lo studio diretto della correlazione tra dose ambientale e variazione dei Raggi Cosmici Galattici (GCR).
Obiettivi: Il presente progetto di ricerca, proposto da un gruppo interdisciplinare composto da fisici nucleari, fisici della
atmosfera, esperti in fisica solare, esperti informatici per il trattamento dei dati, si propone di misurare e studiare, dal
punto di vista dosimetrico, la radiazione atmosferica secondaria ad alta quota (high altitude) nei laboratori di :
-Testa Grigia (3480 m a.s.l., 45°56’ N, 7°42’ E, Plateau Rosa, Cervinia,Italia),
- Chilecito (5000 m a.s.l., 28° 54' 56" S , 67° 31' 0" W, Argentina)
ed ad alte latitudini (high latitude) presso le basi antartiche di:
-Marambio (196 m a.s.l. , 64°13’S , 56°43’W, Argentina)
-Dom C (3306 m a.s.l. , 75°06. S , 123°20 E, Italia)
allo scopo di evidenziare la variazione della dose ambientale in funzione delle caratteristiche atmosferiche e
geomagnetiche dei luoghi di misura e la sua correlazione con l'attività solare e con la variabilità dei GCR.
Si intende quindi valutare
a) la risposta dell'atmosfera terrestre alle variazioni dei raggi cosmici galattici e solari su brevi e medie scale temporali;
b) correlare la dose ambientale nei siti di misura :
1) con la composizione e dinamica dell'atmosfera,
2) con la variabilità dei cosmici primari e l’attività solare, in particolare per SEP (Solar Energetic Particles) e GLE
(Ground Level Events),
3) con la variazione del campo magnetico interplanetario (dell’eliosfera).
Tale correlazione, ad oggi non esaurientemente investigata, è di grande importanza sia da un punto di vista della fisica
fondamentale sia per meglio comprendere il contributo alla dose da radiazione ambientale delle varie componenti
della radiazione secondaria, prodotta dall'interazione dei cosmici primari coi nuclei (N e O) dell'atmosfera terrestre. Lo
studio verrà effettuato in due laboratori ad alta quota e in due laboratori della regione AntarticaIn questo quadro, gli obiettivi principali si possono riassumere come segue:
Nei luoghi di interesse sarà necessario:
1) Misurare i flussi e gli spettri energetici nonché la dose della radiazione secondaria in atmosfera, con
particolare attenzione alla componente neutronica, caratterizzata da un range esteso di energie
( dai meV ai GeV) e anche da una relazione tra dose e flusso fortemente dipendente dall'energia.
2) Caratterizzare le variazioni del flusso di raggi cosmici galattici, in particolare in relazione ad eventi solari
( Brillamenti Flares, GLE , SEP).
3) Studiare le caratteristiche e la composizione atmosferica;
4) Valutare gli spettri energetici di particelle secondarie (in particolare i neutroni) e la loro correlazione con
le condizioni atmosferiche e la composizione dell'atmosfera;
5) Valutare il rischio di aumento della dose di radiazione durante i fenomeni eruttivi solari.
I dati raccolti nei laboratori ad alta quota e nelle due basi antartiche permetteranno di acquisire una
migliore comprensione dell'influenza della posizione geografica sulla esposizione alla radiazione
ambientale dovuta ai raggi cosmici.
Le informazioni ottenute potranno essere utilizzate nell'ambito della collaborazione con l'università di
La Plata, Dipartimento di medicina spaziale, per studiare l'effetto dell’esposizione prolungata alle basse
dosi di radiazioni.Durata del progetto : 2 anni
Sezioni Partecipanti
INFN Trieste
Gianrossano Giannini (Responsabile Nazionale), Mauro Messerotti, Sabrina Stella, Massimo
Vascotto, Alessandra Richetti (Personale Tecnico Informatico),
Compiti del Gruppo di Trieste:
oMessa a punto e ottimizzazione rivelatori a tracce
oCalibrazione e test rivelatori su sorgenti note
•simulazioni con GEANT4 della cascata atmosferica secondaria
•analisi dati dosimetrici
•studio relazioni Terra-Sole nel periodo di misura
•studio correlazione tra attività solare e campo magnetico interplanetario con i dati dosimetrici
acquisiti ad alta quota e ad alte latitudini
INFN Torino
Claudio Cassardo, Silvia Ferrarese, Giovanni Badino, Alba Zanini.
Compiti del gruppo di Torino:
oTest degli strumenti al Laboratorio della Testa Grigia a Plateau Rosa
oConfronto con i dati del Neutron Monitor Portatile installato al Laboratorio
da IAPS-INAF
oPresa dati a Chilecito, Marambio, Dom C
oStudio caratteristiche e dinamiche atmosferiche nei vari punti di presa dati
oStudio dello sviluppo della cascata da cosmici secondari in atmosfera nei vari punti di
presa dati.Milestones I anno : Gennaio-Luglio 2017 •Acquisto strumentazione • calibrazione strumenti passivi con sorgenti note • calibrazione strumenti attivi presso i LNF •test al Laboratorio della Testa Grigia •Confronto con variabilità CR primari rilevata dal Neutron Monitor portatile di IAPS - INAF Agosto –Dicembre 2017 •Installazione strumenti e presa dati nei vari laboratori •Studio caratteristiche dell’atmosfera nei luoghi e nel periodo di misura •Studio della variabilità dei GCR e dell'attività solare nei luoghi e nei periodi di misura •Messa a punto di programmi di simulazione basati su GEANT 4 II anno: Gennaio-Luglio 2018 •Analisi dati 2017 e presa dati 2018 •Studio delle caratteristiche dell’atmosfera nei luoghi e nel periodo di misura •Studio della variabilità dei GCR e dell'attività solare nei luoghi e nel periodo di misura Agosto-Dicembre 2018 •Presa dati •Simulazioni con GEANT 4 •Studio correlazioni dei dati acquisiti nei vari laboratori con attività solare e caratteristiche atmosferiche nei luoghi di misura. •Studio correlazioni dei dati acquisiti nei vari laboratori con campo magnetico interplanetario •Attività di outreach
PIANO FINANZIARIO
I anno
Acquisto strumenti attivi e passivi necessari per l’esperimento 30 keuro
Viaggi di collaborazione in Italia: 3
Viaggi per installazione strumenti: 5
Spedizione strumenti: 5
Totale I anno 43
II anno
Rientro e sostituzione strumenti passivi ( acquisto e spedizione) 4
Viaggi di collaborazione in Italia: 5
Partecipazione a congressi: 5
Totale II anno 14
Gran Totale 57
COLABORAZIONI ESTERNE
IAPS-INAF (Roma , Italia)
OATo-INAF ( Torino, Italia)
LNF
INFN Bologna
IAA ( Istituto Antartico Argentino, Buenos Aires, Argentina)
UNLP (Universidad National de La Plata, La Plata, Argentina)
UMSA ( Universidad Mayor de S.Andrés, La Paz, Bolivia)
UNC ( Universidad National de Chilecito, Chilecito, Argentina)
IDASC-CNR (Roma , Italia)Puoi anche leggere
