COsmic Rays Dosimetry In Antarctic Latitudes

I raggi cosmici galattici e solari (CR) sono componenti importanti della radiazione ionizzante che colpisce l'ambiente terrestre [1]. A causa della forma del campo geomagnetico, le regioni polari sono le più esposte ai raggi cosmici secondari, prodotti dall'interazione dei CR con i nuclei atmosferici. La regione antartica è un luogo ideale per studiare il contributo della radiazione indotta dai CR in un'ampia varietà di condizioni, perché le basi antartiche si trovano a diverse latitudini e altitudini (dal livello del mare fino a 3300 m sul Plateau) e a diverse distanze dal polo magnetico sud. In particolare, la base Concordia è uno dei luoghi più sensibile del Pianeta agli effetti della meteorologia spaziale. Mentre alcuni studi sulla radiazione cosmica primaria in Antartide sono riportati in letteratura, l'aspetto dosimetrico è finora quasi ignorato. Pochi dati sono disponibili; solo di recente (Zanini et al., 2017), alcuni risultati interessanti sono stati pubblicati (da alcuni scienziati del presente progetto) su una campagna dosimetrica eseguita presso la base Antartica Argentina di Marambio in 2015. Collaborazioni scientifiche sono già state stabilite con altri gruppi francesi e italiani già operanti a Dome C (CHINSTRAP, DOMC, ESCAPE). Questo progetto, basato su un approccio multidisciplinare, dosimetria delle radiazioni, fisica dell'atmosfera, fisica solare, meteorologia spaziale, propone: 1 - il primo studio di Ambient Dose Equivalent (H *) da diverse componenti della radiazione CR secondaria sul Plateau Antartico, con diversi rivelatori passivi e attivi, per rilevare separatamente raggi gamma, neutroni di bassa e alta energia e particelle cariche. 2- L'analisi della correlazione a breve e medio termine tra dose ambientale e modulazione primaria di CR, attività solare, variabilità del campo geomagnetico e parametri dell'atmosfera antartica. 3- La misura delle dosi di radiazioni rilevanti per gli effetti biologici sul corpo umano nelle regioni polari.

Galactic and solar cosmic rays (CR) are important components of the ionizing radiation that affects the Earth's environment [1]. Because of the geomagnetic field shape, the polar regions are the most exposed to secondary cosmic rays, produced by CR’s interaction with atmospheric nuclei. The Antarctic region is an ideal place to study the contribution of CR induced radiation in a wide variety of conditions, because the Antarctic bases are located at different latitudes and altitudes (from sea level up to 3300 m on the Plateau) and at different distances from the south magnetic pole. In particular, Concordia base is one of the most sensitive places of the Planet to the effects of space weather. While some studies on primary cosmic radiation in Antarctica are reported in literature, the dosimetric aspect is until now almost totally not considered. Definitely few data are available; only recently [2] (Zanini et al., 2017), some interesting results have been published (by some same scientists of the present project) on a dosimetric campaign performed at Argentine Antarctic Marambio base (March-October 2015). Scientific collaborations are already established with other French and Italian groups already operating at Dome C (CHINSTRAP, DOMC , ESCAPE). This project, based on a multidisciplinary approach (radiation dosimetry, atmosphere physics, solar physics, space weather) proposes: 1-the first study of Ambient Dose Equivalent (H*) due to different components of secondary CR radiation on the Antarctic Plateau, by using different passive and active detectors, able to separately detect gamma rays, low and high energy neutrons, charged particles. 2- The analysis of short and medium term correlation between environmental dose and primary CR modulation, solar activity, geomagnetic field variability and antarctic atmosphere parameters. 3- The measurement of the induced radiation doses relevant for the biological effects on the human body in the Polar Regions.