A caccia di Raggi Cosmici al Liceo Classico di Orvieto
Giovedì 13 febbraio gli studenti della 4°A del liceo classico hanno realizzato un’ esperienza nel laboratorio di fisica molto utile per comprendere la realtà che ci circonda e di difficile esecuzione, hanno utilizzato una camera a diffusione da loro costruita, sul modello di quella ad espansione, ideata da C.T.R Wilson nei primi anni del Novecento, per dare la caccia ai raggi cosmici.
Si tratta di particelle ad altissima energia, elettricamente cariche o neutre, che nascono e vengono accelerate da eventi cosmici violenti all’interno e all’esterno della nostra galassia, come ad esempio l’esplosione di una supernova. Si propagano nello spazio e al contatto con la nostra atmosfera danno origine a reazioni nucleari, che producono uno sciame di particelle secondarie quali muoni, elettroni e positroni. Quest’ultime colpiscono la superficie terrestre con un flusso medio di una particella su ogni centimetro quadrato al minuto. Ognuno di noi è continuamente inondato dai raggi cosmici, che restano però particelle invisibili all’occhio umano e non vengono in alcun modo percepite.
L’idea di poterle “catturare” e quindi osservarne l’esistenza sulla terra è nata durante il viaggio al CERN di Ginevra, che ogni tre anni viene proposto come orientamento alle classi del triennio. Nel corso della visita ai laboratori i ragazzi sono rimasti incantati di fronte alla camera a nebbia presente nella struttura e, in quell’occasione, ispirati dal desiderio di vedere l’invisibile, si è deciso di realizzare una camera a diffusione nella nostra scuola per riprodurre l’esperimento.
I ragazzi si sono messi al lavoro, misurandosi dapprima con alcuni aspetti teorici legati alla fisica delle particelle e, successivamente, con il lavoro sperimentale, fulcro dell’attività.
Hanno progettato, costruito, utilizzato e successivamente ottimizzato, mediante ripetuti tentativi, una camera a nebbia, confrontandosi con un’attività che li ha avvicinati alla dimensione sperimentale scientifica, intreccio e sintesi di operazioni teoriche e pratiche. Il modo migliore per avvicinarsi allo studio della fisica e sviluppare le capacità critiche e di analisi degli studenti.
Una camera a diffusione, detta anche a nebbia, è un rilevatore di particelle cosmiche costituito da un contenitore ben isolato e contenente vapore di alcool sovra-saturo pronto a condensare non appena interviene qualcosa a modificare le sue condizioni. Quando una particella carica, proveniente dallo spazio, lo attraversa casualmente, questo vapore condensa in piccolissime goccioline che formano la traccia visibile del percorso della particella, sotto forma di una scia bianca che si dissolve velocemente. Le caratteristiche della traccia permettono di stimare i diversi tipi di particelle rilevate.
Lo spettacolo che ci si è mostrato davanti agli occhi, dopo aver con tanta pazienza e tenacia assemblato la camera a nebbia e aver aspettato che l’ambiente, nel quale era stato creato il vapore, divenisse sensibile, ci ha lasciati senza fiato. Improvvisamente sono comparse le scie bianche che aspettavamo e che si sono manifestate numerose e in modo incredibilmente nitido.
Le prime esclamazioni di stupore hanno lasciato il posto al silenzio, di fronte alla meraviglia della natura, al miracolo di vedere l’invisibile.
Dall’ inizio del ventesimo secolo, quando i raggi cosmici sono stati rilevati e individuati per la prima volta, la passione per la conoscenza profonda della realtà ha guidato molti ricercatori verso lo studio delle loro caratteristiche. Oggi questo settore di ricerca è in continua evoluzione e ha tra i suoi obiettivi quello di studiare, con strumentazioni sempre più sofisticate, i raggi cosmici, affinché questi, come la luce, i neutrini e le onde gravitazionali, ci consegnino informazioni sulle loro sorgenti cosmiche, come veri e propri messaggeri dell’universo.