Antonella Castellina è stata eletta Direttrice Scientifica (spokesperson) dell’Osservatorio  Pierre Auger, una collaborazione internazionale di oltre 400 scienziati di 17 paesi  che lavora alla ricerca dell’origine delle astroparticelle di altissima energia  (maggiore di 10^18 eV).

Antonella Castellina è ricercatrice senior dell’INAF/OATo e incaricata di ricerca presso l’INFN/Sezione di Torino. Prima di dedicarsi all'astrofisica delle particelle, la sua ricerca si è concentrata sulla fisica della diffrazione negli spettrometri multiparticella (esperimenti R608 e UA8 al CERN) e sulle ricerche sul decadimento dei protoni (esperimento NUSEX, Laboratori CNR del Monte Bianco). Ha poi studiato i neutrini provenienti da collassi stellari presso i laboratori sotterranei del Monte Bianco (esperimento LSD), e l’origine e la natura dei raggi cosmici presso l'osservatorio EAS-TOP ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Nell’esperimento Pierre Auger si è occupata in particolare dello studio della composizione dei raggi cosmici e delle interazioni adroniche alle altissime energie. Più recentemente, ha coordinato lo sviluppo dell’upgrade dell’Osservatorio, AugerPrime, e ha rivestito la carica di co-spokesperson dell’esperimento.

La ricerca delle sorgenti dei raggi cosmici ad altissima energia (UHECR) è una delle questioni aperte più interessanti della fisica astroparticellare. Sebbene manchi ancora una teoria completa in grado di spiegare dove vengono prodotti gli UHECR, qual è il meccanismo di accelerazione che porta i nuclei a energie così estreme e la loro composizione chimica, negli ultimi anni è stata acquisita una grande quantità di informazioni sfruttando i dati raccolti con l'Osservatorio Pierre Auger (http://www.auger.org). Il più grande campione di eventi ad altissima energia mai raccolto ha portato a grandi progressi nella comprensione delle loro proprietà, raggiungendo una visione globale che appare molto più complessa di quella disponibile in passato.

A differenza di quanto ipotizzato in passato, sappiamo oggi, grazie ad Auger, che la soppressione del flusso degli UHECR, misurata con un'altissima significatività statistica, è dovuta principalmente  all'esaurimento dell’energia disponibile alla sorgente, sebbene debba essere presente anche un contributo da parte degli effetti di propagazione. Questo risultato è supportato dalla composizione nucleare sempre più pesante in questa regione energetica e dalla mancata osservazione di neutrini e fotoni cosmogenici, la cui abbondante produzione dovrebbe essere prevista per una composizione dominata dai protoni.

Lo studio delle direzioni d’arrivo delle astroparticelle osservate suggerisce una correlazione significativa con la regione del Centauro, che contiene Galassie importanti come la radio-galassia Centaurus A, e galassie stellari come M83 e NGC4945; un ulteriore eccesso di eventi appare nella direzione del Polo Sud Galattico, dove si trovano NGC1068 e NGC253. La migliore significatività statistica corrisponde a correlazioni con le galassie starburst.

Le nuove prospettive aperte dai risultati attuali hanno condotto alla progettazione di un aggiornamento dell’Osservatorio, chiamato AugerPrime, la cui installazione è attualemtne in fase conclusiva. AugerPrime sarà dunque un Osservatorio di precisione,  l’esperimento leader nel campo della fisica degli UHECR per questo decennio.