La provenienza extraterrestre dei raggi cosmici
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COSMIC RAYS La provenienza extraterrestre dei raggi cosmici |
La Terra è ininterrottamente bombardata da
particelle di alta energia provenienti dalle zone più remote dello spazio, i
cosiddetti raggi cosmici, costituiti da elettroni, protoni, nuclei atomici o
fotoni di alta energia. A seguito degli urti con le molecole dell’atmosfera si
generano delle ulteriori particelle che, attraverso un processo a cascata danno
luogo ad uno “sciame” di particelle che si muove verso il suolo lungo una
traiettoria quasi parallela a quella del raggio cosmico primario.
L’energia dei raggi cosmici varia in un ampio intervallo di valori e va da circa
108 eV fino a 1020 eV, la stessa energia che
acquista una pallina da tennis lanciata ad una velocità di 100 km/h.
Il flusso di raggi cosmici che raggiunge l’atmosfera terrestre diminuisce
all’aumentare della loro energia ed è di circa 1 al m2 x secondo
per particelle di 1 GeV ma scende a 1 al m2 x anno per
particelle di 106 GeV sino a ridursi a 1 al km2 x secolo
per le particelle con la più elevata energia mai osservate, 1020 eV.
Le sorgenti dei raggi cosmici non sono facilmente identificabili siccome,
essendo essi costituiti soprattutto da particelle cariche, vengono influenzati
dai campi magnetici presenti nelle galassie e sono, infine, deviati dal campo
magnetico terrestre. Tuttavia si ritiene che i raggi cosmici di energie fino a
1014 eV siano prevalentemente prodotti da supernove,
esplosioni di stelle massicce nella fase finale della loro vita, e vengano
accelerati fino a tali energie attraverso le onde d’urto che si propagano nel
gas interstellare durante tali esplosioni. Solo recentemente si sono
identificate le sorgenti di raggi cosmici di energie maggiori nelle galassie
attive, cioè in quelle galassie la cui emissione energetica non è riconducibile
a quella delle sole stelle che le compongono e che si ritiene abbiano il nucleo
costituito da un buco nero, tuttavia in questo caso i meccanismi di
accelerazione risultano ancora oggetto di indagine.
L'origine extraterrestre dei
raggi cosmici fu identificata dal fisico austriaco Victor Hess agli inizi del
ventesimo secolo, il quale risolse il problema relativo all'eccesso di
radiazione osservata sulla superficie terrestre, non giustificabile attraverso i
processi radioattivi naturali. A tale scopo nel 1912 Hess caricò su un pallone
aerostatico un elettroscopio a foglie e osservò che la quantità di particelle
cariche aumenta con l'altitudine, interpretando la presenza di tali particelle
come l'effetto delle ionizzazioni provocate dagli sciami originati dai raggi
cosmici.
Nell’ambito delle iniziative
volte a diffondere la cultura scientifica promosse dall’Agenzia
Spaziale Italiana e dall'Istituto
Nazionale di Fisica Nucleare, in accordo con l’Ufficio Scolastico Regionale per la
Puglia, il progetto Cosmic Rays si propone di riprodurre l’esperimento di Hess attraverso l'impiego
di un pallone stratosferico di piccole dimensioni, che trasporterà quale payload
un rivelatore di raggi cosmici e la relativa catena elettronica necessaria a
registrare i segnali acquisiti ed a trasmetterli a terra tramite un sistema di
telemetria
Il progetto vede coinvolti gli studenti di sette scuole secondarie di secondo
grado del Salento ed i relativi docenti che seguiranno attivamente
tutte le fasi dello sviluppo, dalla progettazione del rivelatore di
particelle alla costruzione ed ai test, sino alla sua istallazione ed al lancio del pallone.
Infine, a partire dai segnali acquisiti, gli studenti parteciperanno
all'elaborazione dei dati ed alla successiva analisi, fino alla loro
interpretazione.
Al progetto è affiancata un'attività didattica svolta da personale esperto sulle
tematiche dell'esperimento e indirizzata ai docenti coinvolti.