DI VIRGINIA MURRU
Oggi, ovunque nel mondo, si celebra l’”International Cosmic day”, ossia la giornata dedicata ai cosiddetti ‘raggi cosmici’, o radiazione cosmica. Studenti e appassionati collaborano con le Università, per comprendere, attraverso la ricerca e lo studio, che cosa sia quel flusso regolare di particelle elementari, quali protoni, elettroni, nuclei di atomi pesanti, che provengono dallo spazio e ‘avvolgono’ il pianeta. Il fenomeno può anche essere inteso come sistema di particelle secondarie derivanti dall’interazione di quelle menzionate.
La scienza, e la Fisica in particolare, è una stupefacente avventura che conduce quasi sempre ai confini dell’intelligibile, dove la mente umana rivela il prodigio del proprio ingegno, arrivando a leggere i codici criptati del Cosmo decifrandone le leggi, le formule, i misteri..
Percorrere queste vie dell’Universo irte di ostacoli attrae anche le giovani generazioni, e oggi sono qualche migliaio gli studenti che in Italia partecipano alla celebrazione, collaborando con i protagonisti di questa scienza: i fisici dei centri di ricerca. In questo caso è il centro Desydi di Amburgo, in coordinazione con l’Infn, ossia l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ma collaborano anche centri di ricerca importanti a livello mondiale, come il Cern e il Fermilab di Chicago.
Il fine è ovviamente quello di stimolare la conoscenza e i percorsi di ricerca, dove i progressi nello studio dei raggi cosmici, saranno la base e il fulcro per avvicinarsi alla Fisica e ‘analizzare’ i dati attualmente disponibili dai ricercatori di tutto il mondo. Dati derivanti dall’impiego di un particolare strumento: il rivelatore di raggi cosmici. Attraverso il suo utilizzo fisici e ricercatori possono osservare il flusso di particelle che invadono la Terra dallo spazio, dal Cosmo.
Gli studi degli italiani hanno svolto un ruolo decisivo, è di quest’estate la notizia (data dalla National Science Foundation degli Usa), della scoperta dell’origine dei raggi cosmici, grazie alla ‘cattura dei neutrini cosmici’, ossia quei messaggeri celesti che silenziosamente circondano l’atmosfera terrestre, come ‘presenze’ discrete dell’Universo. Ma i fisici e ricercatori italiani sono sempre in prima linea sui traguardi raggiunti soprattutto negli ultimi 30 anni, e competono a pari livello con i risultati delle grandi potenze, che dedicano ingenti risorse alla ricerca.
Gli italiani hanno all’attivo numerose pubblicazioni nelle riviste scientifiche più quotate, alla scoperta dell’origine dei raggi cosmici; hanno partecipato con successo agli studi l’Agenzia Spaziale Italiana, l’Istituto di Astrofisica, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, oltre a numerosi Atenei.
Tramite la ricerca si è portato a conoscenza il ruolo di ‘terzi messaggeri cosmici’ svolto dai neutrini, e sono in buona compagnia con le onde gravitazionali e i fotoni (o particelle di luce); tutti insieme diventano strumenti al servizio della conoscenza nel campo della fisica.
Introdursi in punta di piedi, nei meandri dello spazio, significa correre il rischio d’essere in qualche modo sopraffatti dal fascino e i misteri della Scienza, quella che s’inoltra al di là degli avamposti del Cosmo, e ne percorre, talvolta con una ‘candela’ in mano, i percorsi accidentati, a volte preclusi dai limiti del sapere. Un sapere che ha compiuto, specie nell’era moderna, progressi enormi, che solo qualche decennio fa non si credevano possibili, certamente coadiuvati, oltre che dall’intuito degli scienziati, anche da strumenti potentissimi che rendono meno ostica la comprensione e la conoscenza dei fenomeni più oscuri dell’Universo.
La fisica, per i profani, può essere solo avvicinata con cautela, perché consapevoli dei limiti del proprio sapere, ma questo non significa rinunciare a sfiorare col pensiero la meraviglia delle scoperte in questo ambito.
Fin dall’epoca in cui si è cominciato a studiare il fenomeno dei ‘raggi cosmici’, si comprese l’importanza della loro esistenza, e si partì da lontano, fin dal XVIII secolo. Nel 1785, il fisico e ingegnere Charles Augustin Coulomb (conosciuto come fondatore di teorie matematiche sull’elettricità e magnetismo, ossia l’unità di misura della carica elettrica), misurò la ionizzazione dell’atmosfera. Tanti studi furono compiuti tra il ‘700 e l’’800, e infatti fu alla fine dell’ottocento che si portarono alla luce scoperte importantissime, le quali fecero da apripista alla fisica moderna. Alcuni esempi riguardano i ‘raggi catodici’ (1879, elettrodo con carica negativa); i ‘raggi X’ nel 1895; ‘la radioattività naturale’, l’anno seguente – e un anno più avanti ancora si elimina un altro velo alla conoscenza di questi raggi, con la scoperta dell’elettrone. Nel corso dell’ultimo anno del secolo – 1899 – lo scienziato Rutherford scopre i raggi α e poi i β e i γ.
E tuttavia, fu nei primi decenni del ‘900 che si assistette alla “Nascita della Fisica dei Raggi Cosmici”, il famoso fisico tedesco, Victor Franz Hess, sperimentò un volo in ‘pallone’, fino a raggiungere gli oltre cinquemila m. d’altezza. Con sé aveva un elettroscopio a fibre di quarzo e un microscopio a scala graduata, con i quali misurò le radiazioni e la loro intensità, arrivando alla conclusione che era il doppio di quella rilevata sulla Terra. L’elettroscopio fu uno strumento importante, che permise già nell’’800 la scoperta della ionizzazione dell’aria.
Negli studi ‘precursori’ concernenti la scoperta dei raggi cosmici, c’è anche un autentico pioniere: il fisico italiano, Domenico Pacini, che aveva lavorato all’”Ufficio Centrale di Meteorologia e Geodinamica”, e in seguito diventò docente di Fisica Sperimentale all’Università di Bari. Visse tra l’ottocento e la prima metà del novecento.
Collaborava con lo scienziato austriaco suo contemporaneo, Victor Franz Hess, al quale inviava missive sulle sue intuizioni, e in una di queste lettere si rammaricava del fatto che nelle pubblicazioni del dott. Hesse non si citassero per nulla le ricerche dei fisici italiani. Rivendicava inoltre il fatto che ‘i lavori’ dei ricercatori italiani erano arrivati a conclusioni importantissime, che erano diventate la base per ulteriori progressi e ricerche da parte dei migliori scienziati dell’epoca.
Il prof. Hess rispose in modo cordiale, e si scusò delle omissioni – ‘non volute’ – scrisse, ma comunque nel 1936, il Premio Nobel per la scoperta dei ‘Raggi Cosmici’, fu assegnato proprio a lui e ad un altro ricercatore, Carl David Anderson.
Anderson, era un americano nativo di New York, ma di origini svedesi, per tutta la vita si dedicò alla ricerca (terminando la sua esistenza a S. Marino nel 1991). E’ noto proprio per la motivazione che gli valse il Nobel in giovanissima età (aveva solo 30 anni), e per una vita di studi e ricerche, i quali hanno riguardato l’irraggiamento della luce solare che si trasforma in elettricità – dovuta alla diffusione spaziale degli elettroni, che derivano da gas diversi, facenti parte dei cosiddetti Raggi X – e in tanti altri ambiti della Fisica.