L'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) è un rivelatore di particelle operante come modulo esterno della Stazione Spaziale Internazionale. Si tratta di un ambizioso laboratorio orbitante per la fisica delle particelle, con più di 3 metri di lato per un peso complessivo di 7,5 tonnellate, il cui scopo è studiare con precisione la composizione e l’abbondanza dei raggi cosmici nello spazio in cerca di tracce di antimateria primordiale e materia oscura ad energie estreme fino a qualche TeV (“tera-elettronvolt”).
La maggior parte dei raggi cosmici, circa il 99%, è formato da materia “ordinaria” quali protoni e nuclei elio. Lo strumento AMS-02 è stato progettato per misurare con precisione la rarissima componente di antimateria nei raggi cosmici, come positroni ed anti-protoni, e scovare particelle di antimateria pesante, come nuclei di anti-elio, mai osservati fino ad oggi.
Nel 1998 un prototipo dell'esperimento (AMS-01) ha realizzato un primo volo sullo Shuttle, il cui successo ha dimostrato per la prima volta la possibilità di poter operare la complessa tecnologia di AMS nell'ambiente spaziale. Dopo anni di ulteriori sviluppi tecnologici, il rivelatore AMS-02 è stato portato in orbita con la penultima missione dello Shuttle, l'STS-134, ed agganciato alla ISS dove sta raccogliendo raggi cosmici con continuità dal 19 maggio 2011.
Le operazioni dello strumento sono state recentemente estese fino ad almeno il 2030, a seguito dell’intervento per la riparazione del sistema di controllo termico del tracciatore a silicio di AMS-02 effettuato dagli astronauti della ISS durante 4 passeggiate spaziali, completate con successo in gennaio 2020.
L’Agenzia Spaziale Italiana e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) sostengono questo esperimento dal 1995, nell'ambito di una collaborazione internazionale che comprende istituti di ricerca e università in America, Europa e Asia. I ricercatori italiani sono responsabili della realizzazione, del mantenimento e delle operazioni dei principali strumenti di bordo, e partecipano in prima persona all’analisi scientifica dei dati raccolti dallo strumento. I rivelatori di particelle di AMS-02 sono stati progettati, costruiti e sono ad oggi operati con l'apporto dei ricercatori INFN di Bologna, Milano, Perugia, Pisa, Roma La Sapienza, Roma Tor Vergata e Trento. ASI contribuisce alle attività di operazione dello strumento e di analisi dati con la partecipazione di ricercatori presso la Direzione Scienza e Ricerca (ASI-DSR) e Space Science Data Center (ASI-SSDC).
Lo strumento AMS-02 è continuamente monitorato nel Payload Operation Control Center (POCC) primario al CERN e secondario in Taiwan. L’analisi dati è principalmente svolta nei Science Operation Centers (SOC), dei quali l’Italia fornisce uno dei nodi più importanti con le risorse fornite dai centri CNAF (a Bologna, presso INFN) e ASI-SSDC (a Roma, presso ASI). SSDC fornisce anche il portale di accesso ai dati pubblici di AMS attraverso il Cosmic Ray DataBase (CRDB).
Circa 220 miliardi di raggi cosmici sono stati identificati da AMS-02 nei primi 12 anni di presa dati, e nuovi dati sono continuamente raccolti secondo dopo secondo per poter rispondere a quesiti fondamentali della fisica moderna. I risultati scientifici di AMS stanno rivelando un bagaglio di informazioni inattese ed innovative, mostrando i limiti della comprensione attuale dei meccanismi che stanno dietro l’origine, accelerazione e propagazione dei raggi cosmici. Sulla base di questi risultati, descritti in dettaglio nel portale web di AMS, la comunità scientifica internazionale sta sviluppando nuove teorie che possano descrivere in maniera esaustiva e comprensiva i nuovi risultati di AMS e fornire quindi risposte a molte domande aperte circa i meccanismi di funzionamento ed evoluzione del nostro Universo.
