Rilevatore di raggi cosmici: il Monti di Asti si ispira al Cern di Ginevra

Il liceo “Augusto Monti” di Asti ha proposto ad alcuni ragazzi di prendere parte ad un esperimento che consiste nella creazione di un rilevatore di raggi cosmici.

Studiando il programma di fisica è stato affrontato il tema delle particelle e, al fine di mettere in pratica ciò che è stato analizzato in classe, gli alunni hanno costruito una camera a nebbia. I professori L. Sommovigo e E. Biolcati hanno collaborato alla realizzazione dell’esperimento, ispirato alla famosa camera a nebbia del CERN di Ginevra, in cui negli anni si sono svolti studi sulla composizione e sull’effetto dei raggi cosmici. Questa esperienza è stata rilevante dal punto di vista formativo in quanto alcuni degli alunni partecipanti frequentano corsi di studio finalizzati all’applicazione in laboratorio di nozioni teoriche.

Per costruire una camera a nebbia sono stati necessari vari materiali, alcuni reperibili facilmente mentre altri dovevano essere ordinati da enti specializzati. I materiali utilizzati sono dei guanti da cucina, un vassoio, una teglia di alluminio, del feltro, una scatola di plastica, una torcia, dei pesi di piombo, dell’alcool (isopropanolo) e del ghiaccio secco.

Per procurarsi l’attrezzatura necessaria i ragazzi si sono divisi in due gruppi. Il primo si è occupato di reperire i materiali di uso comune, mentre l’altro ha ordinato il ghiaccio secco mettendosi in contatto con un’azienda produttrice specializzata, la Ice Group Company. Si sono poi riuniti un pomeriggio per svolgere l’attività.

I raggi cosmici rilevati dalla camera a nebbia sono particelle ad alta energia che bombardano in continuazione la Terra e provengono dallo spazio, attraversano l’atmosfera ed entrano in contatto con noi in ogni momento. I raggi cosmici nell’atmosfera producono particelle chiamate pioni che a loro volta producono muoni, particelle subatomiche che riescono a raggiungere la Terra prima di decadere grazie alla dilatazione temporale descritta dalla relatività ristretta di Einstein.

All’interno della scatola si forma un ambiente saturo di vapore acqueo che viene raffreddato dal ghiaccio secco. Il vapore acqueo tende a condensare attorno a centri di condensazione, ad esempio piccoli granelli di polvere, formando la nebbia visibile all’interno della scatola. Le particelle, passando, ionizzano l’ambiente circostante rendendo visibili i raggi.

Dopo aver montato la camera a nebbia, bisogna aspettare alcuni minuti prima che sia possibile osservare i fenomeni di ionizzazione, che si presentano come filamenti biancastri simili alle strisce prodotte dal passaggio degli aerei in cielo. La lunghezza di questi filamenti dipende dalla direzione che ha il raggio quando attraversa il rilevatore: se lo attraversa orizzontalmente sarà maggiore, se verticalmente sarà minore.

L’esperimento ha permesso di vedere entità di cui solitamente ignoriamo l’esistenza, che caratterizzano tutto l’universo ma che possono essere osservate in una semplice scatola di plastica. Basta quindi un esperimento di semplice realizzazione per rendersi conto della complessità del mondo in cui viviamo.