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I raggi cosmici: una storia affascinante.

Prof. Pietro Dalpiaz

Università di Ferrara e INFN

Vedi: Alla ricerca dell’uno. Robert P. Crease e Charles C. Mann, Ed. Arnoldo Mondadori 1986, pg.191-The Particle Explosion. F.Close, M.Marten and C.Sutton. Oxford University Press (New York)1987

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-1896 H.Becquerel, conservatore come suopadre e suo nonno di un museo delle pietreluminescenti a Parigi si entusiasmò della scoper-ta dei raggi X (che allora venivano rivelati conlastre fotografiche) e volle provare se venivanoemessi dalle sue pietre. Espose al sole un mine-rale chiamato uranile, solfato doppio di U e K, etrovò che oltre alla luce il minerale eccitato impri-meva un la lastra fotografica. In un periodo sen-za sole depose casualmente un pezzo di

uranile sopra una chiave ed una lastra fotografica ben incartatain un cassetto. Espose poi il minerale al sole e finalmente svilup-pò la lastra e trovò la macchia del minerale con dentro la formadella chiave. Comprese che il minerale da solo emanava una ra-diazione nuova più penetrante dei raggi X e che nulla aveva ache fare con la luminescenza, era la Radioattività.

Immediatamente molti scienziati si dedicarono a studiare la radioat-tività Marie Sklodowska Curie separò chimicamente gli elementidell’uranile ed ha scoperto che l’uranio metallico era 5 volte menoattivo del uranile. Quindi cercò qualche altra sostanza che giustificas-se il fatto, così scopri un altra sostanza attiva con proprietà simili alBismuto che chiamò Polonio, ed un’altra simile al Bario ~ 2.000.000di volte più attiva dell’Uranio, il Radio. Molte altre sostanze radioat-tive sono state scoperte in seguito. Questi fatti suscitarono un grandeentusiasmo per le ricerche sulla Radioattività che rapidamenteprovocarono grandi scoperte.

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Nel 1909 il gesuita Theodor Wulf insegnante di fisica nel Liceo deiGesuiti di Valkenburg (Olanda) inventa un nuovo tipo di elettroscopio, così sensibile, da essere adottatodagli scienziati di tutto il mondo i quali si resero conto che ovunque fosse posto perdeva la carica anche senza sorgenti radioattive evidenti.

La radioattività veniva rivelata con lastre fotografiche. In seguito si scopri che rendeva leggermente conduttiva l’aria e ciò provocava la scarica degli elettro-scopi e questo divenne un nuovo metodo di rivelazione della radioattività.

Fu una ricerca affannosa nei luoghi più disparati. Lostesso Wulf lo portò con se in un viaggio in Germania esulle Alpi Svizzere. La sfortunata spedizione del CapitanoScott in Antartide del 1911 comprendeva un meteorologoche effettuò misure con elettroscopio di Wulf in Oceanoed in Antartide. La scarica residua si manifestò dappertut-to, in misura diversa, e gli scienziati conclusero che dove-va essere causata dal debole fondo di radioattivitàpresente nella crosta terrestre.

Elettroscopiodi Wulf

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-1910 il 30 marzo, in una fredda giornata parigina, padre Wulf aprì la porta dell’ascensoresulla cima della Torre Eiffell e trascinò le apparecchiature sulla piattaforma e a 300m dialtezza sopra la piazza di Champ de Mars trascorse l’intera giornata a misurare laconducibilità dell’aria. I risultati ottenuti lo lasciarono stupefatto.Wulf sapeva che le centinaia di metri di aria che lo separavano dal suoloavrebbero assorbito quasi per intero le emissioni radioattive della Terra e chela torre era quasi esente da radioattività. Ma per l’intero periodo di quattrogiorni da lui trascorsi lassù, l’elettroscopio continuava a scaricarsi, quasi come a terra, solo un poco meno. Qualcosa stava causando quella perditama quel qualcosa non era nella torre, ne nel suolo ne nell’elettroscopio stesso.In agosto Wulf giunse alla conclusione che o doveva esserci un’altrasorgente di emissioni radioattive nelle parti superiori dell’atmosferaoppure che l’assorbimento della radioattività da parte dell’aria èsostanzialmente più debole di quanto supposto fino ad allora.

Le osservazioni del gesuita suscitarono un grande interesse in Victor Hess,che da poco era entrato a far parte dell’istituto per la ricerca sul Radiofondato poco tempo prima a Vienna. Come molti altri fra i primi studiosi della radioattività, Hess non prese molte precauzioni nel manipolare il radio, perdendoinfine il pollice in conseguenza delle ustioni da radiazione. Dopo avere effettuatodei i controlli per accertare se l’aria non potesse avere assorbito laradiazione proveniente dal suolo prima che raggingesse la cima dellatorre Eiffel, Hess cominciò a credere che negli esperimenti di Wulfci fosse la presenza di una sorgente di ionizzazione non nota.Uomo tenace e ostinato, Hess decise che l’unico modo buono perverificare i risultati di Wulf fosse quello di fare misure ancora piùlontane dal suolo. In quelli anni significava l’uso di palloniaerostatici, un procedimento assai pericoloso.

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1911-1913 Hess in quelli anni compie 10 ascensioni. Nei primi 8 voli trovache l’aria è sempre ionizzata anche se un poco meno che a terra, ma mol-to di più di ciò che corrisponderebbe se fosse dovuta alla radioattività del-la crosta terrestre attenuata dallo strato di aria. All’alba del 7 agosto 1912 inizia il IX volo staccandosi dal suolo a Praga, con il suo pallone rosso earancione atterrando 6 ore dopo vicino a Berlino, a 29 anni Hess avevascoperto qualcosa di importante.

Hess atterra in unpascolo vicino

Berlino il 7 Agosto 1912

A 4500m di altitudine l’elettroscopiosi scaricava a velocità doppia che alivello del suolo. Hess giunse allasconvolgente conclusione cheraggi con alto potere dipenetrazione, entrano nellanostra atmosfera dall’’alto.Dapprima suppose che raggi pro- venissero dal Sole, ma nei voli notturni si osserva lo stesso feno- meno, per cui gli fu chiaro che provenivano dallo spazio esterno.

Le idee di Hess furono accolte conderisione. L’idea che raggi interstellaricapaci di attraversare centimetri dimateriale bombardassero di continuola Terra, sembravano inconcepibili.l

Victor Hess

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Qualcuno suggerì che la bassa pressione atmosferica delle grandi altitudini avesse confuso gli stru-menti di Hess; che effetti elettrici propri delle alte quote (ovviamente sconosciuti) avessero messofuori uso l’elettroscopio; che cioè Hess fosse un incompetente.

Mentre Wulf lavorava a migliorare i suoi elettroscopi, il tedesco Werner Kolhörsterfece cinque voli, in pallone, culminati con una ascesa interminabile oltre i 9000m,leggermente più in alto della vetta dell’Everest, il 28 Giugno del 1914. Egli trovòche a quella quota il livello di ionizzazione era dodici volte maggiore che alivello del mare. Hess aveva ragione!!!Purtroppo lo stesso giorno in cui Kolhörster portò I suoi elettroscopi ad altezze record,a Serajevo fu assassinato l’erede al trono d’Austria e Ungheria, e questo delitto mise inmoto una catena di eventi che portò alla guerra con vertiginosa velocità, in tutta Europa.Le ascensioni in pallone cessarono; i laboratori in montagna furono abbandonati; e tuttele ricerche sulla strana radiazione proveniente dall’alto cessarono, mentre la civiltà occi-dentale rivolse la sua attenzione all’autodistruzione. Ebbe inizio così la storia di quelli che in seguito sarebbero stati chiamati raggi cosmici,una potente radiazione che investe il nostro pianeta dallo spazio e che gli scienziatistanno cominciando a capire solo oggi. La storia dei raggi cosmici è una storia a se;iniziata in modo quasi casuale, e persino banale, per cercare di capire la ragione dellascarica in laboratorio degli elettroscopi. La fisica dei raggi cosmici crebbe fino a diventa-re una disciplina a se e trasversale a molti interessi di fisica, popolata di personaggi av-venturosi che non avevano la voglia di chiudersi in laboratorio. I raggi cosmici fornironomateriale per la verifica della teoria della relatività ristretta, per la scoperta dell’antimate-ria, delle importanti particelle contenenti quark strani, per le oscillazioni dei neutrini estimolarono la creazione di tecnologie quali il circuito AND e l’elettronica digitale sullaquale si basano i moderni calcolatori. Qualcuno scrisse: “Quest’argomento è unico nella fisicamoderna per la piccola scala dei fenomeni, la delicatezza delle osservazioni, le avventuroseescursioni degli osservatori, la sottigliezza dell’analisi e la grande portata delle inferenze.”

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E si potrebbe anche aggiungere: per la profondità della confusione chequalche volta si è creata. Spesso si ebbero idee giuste per ragioni sbagliate, idee sbagliate perragioni giuste: le conclusioni scientifiche furono spesso plasmate da casi fortuiti, ostilità preconcette e ideologiche più che dalla dedizione logica.Dopo la guerra, “fatta per mettere fine a tutte le guerre”, quando riprese lo studio dei raggi cosmici la maggior parte delle sfortune si accanirono su unnuovo venuto in questo campo, Robert A. Millikan il più famososcienziato americano del tempo che aveva dimostrato la quantizzazionedella carica elettrica, risultato per il quale vinse il premio Nobel per lafisica (nel 1923). Secondo americano a vincere il premio. Millikan figlio diun pastore congregazionalista, deriva gran parte della sua celebritàdall’impegno con cui tentò di esercitare una mediazione tra la religionee i risultati ottenuti dalla scienza, in un periodo in cui il conflitto trareligione e scienza sembrava insanabile. Millikan fu uno scienziatoprofondamente cristiano nel periodo in cui gli Stati Uniti furono travagliatidal Proibizionismo, dal Ku Kluz Klan e da processo Scopes (la proibizionei insegnare le teorie evoluzionistiche in particolare le idee di Darwin). Millikan credeva che la religione senza scienza avesse prodotto“dogmatismo, bigotteria e persecuzione”, ma sosteneva anche che lascienza era meno importante di “una fede nella realtà di valori morali espirituali”. Queste affermazioni erano graditissime alle colonne dell’ordine sociale; il New York Times, per esempio, affermò che la posizione moraledi Millikan era “persino più significativa” della sua fisica. Uomo rigido, alieno ad ogni compromesso, Millikan era privo di una qualità indispen-sabile per uno scienziato, quella del dubbio; egli trattava le idee comedogmi di una fede religiosa. Gli errori causati dal suo dogmatismo furonoingranditi da suo genio per la pubblicità, che lo faceva sempre circondareda un nugolo di giornalisti. Robert Millikan

(lancia palloni)

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Nel 1914 Millikan aveva letto gli articoli di Hess e Kolhöster e decise di dare un occhiata alla radiazione penetrante. Ritenendo che i voli con equipaggio umani non potessero raggiungere altitudini sufficienti , cominciò a sviluppare elettroscopi di Wulf estremamen-te leggeri, con un apparecchiatura di registrazione automatica, per palloni senza equipaggio. La ricerca fu bloccata dall’entrata in guerra degli USA; alla fine del conflitto, però, Millikan e un suo allievo costruiscono un complesso di minuscoli strumenti del peso di 200gr per la misura della temperatura e della pressione, uno spettroscopio di Wulf e una macchina fotografica per registrare i dati. Nella primavera del 1922, Millikan fece salire le sue apparecchiature dalla base dell’Aviazione di Kelly a San Antonio nel Texas, un pallone si alzò fino 15.000m. Millikan trovò che il ritmo di scarica era molto più basso di quello osservato dagli europei. Concluse che aveva una prova certa che una radiazione cosmica penetrante non esisteva. In un altro esperimento in cima del Pike’s Peak, nel gelo di 4300m, sul livello del mare, produsse risultati simili

I dati di Millikan erano esatti, ma le sue conclusioni furono sbagliate. Come si scoprì inseguito i raggi cosmici non sono distribuiti in modo uniforme sulla superficie terrestre.Per puro caso, Millikan condusse i suoi esperimenti in regioni degli Stati Uniti occidentalicon livelli di raggi cosmici anormalmente bassi, e ne concluse scorrettamente che glieuropei avessero compiuto misurazioni erronee. Hess sostenne che i dati Kolhöstnererano più degni di fede di quelli Millikan, mentre Kolhöstner eseguì altri esperimenti sughiacciai alpini per confermare i suoi risultati.

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Millikan, che non era tipo da tollerare nemmeno il sospetto di un errore, compì una terzaricerca nel 1925. I raggi cosmici se esistevano, dovevano essere raggi gamma provenien-ti dalle stelle. Millikan sapeva che un raggio gamma capace di attraversare, per esempio,un metro d’acqua prima di essere assorbito, sarebbe stato capace di attraversare 1116mdi aria, poiché l’acqua è appunto 1116 volte più densa dell’aria. Nell’agosto di quell’annoegli portò le sue apparecchiature in due laghi montani profondi della catena del San Bernardino in California: il Muir a 3600m, sotto la vetta del monte Whitney e il lagoArrowhaed 500km più sud ma a 1600m di altitudine,e trovò come si aspettava di trovarela stessa intensità di radiazione in riva al lago Arrowhead che a 1.8m di profondità dellago Muir. Millikan fece allora un voltafaccia affermando di non essersi mai pronunciatorealmente contro l’esistenza dei raggi cosmici.Giudicando con il senno di poi,egli era nel giusto per la ragione sbagliata, poiché i raggicosmici non sono raggi gamma,non si comportano come questie non vengono assorbiti in mo-do uguale da masse di aria e diacqua. Se le apparecchiature di Millikan fossero state piùsensibili, egli avrebbe scopertoi diversi livelli di assorbimentoma ancora una volta avrebbetratto la conclusione sbagliata. Millikan ed il suo gruppo

sul monte Whitney

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I risultati di Millikan suscitarono grande eccitazione nel pubblico, convinsero la comunità scientificaamericana e piacquero ai colleghi europei, almeno in un primo tempo, ma ben presto ebbero motivodi irritarsi, quando gli americani cominciarono a designare Millikan come scopritore dei raggi cosmiciBenché fosse stato lo stesso Millikan a coniare l’espressione “raggi cosmici”, il New York Timepropse di chiamarli “raggi Millikan” in onore di ”un uomo dalla personalità tanto lodevole e modesta”;talune riviste americane parlarono de “raggi M”. Ne seguì una comica polemica tra Millikan e glistudiosi europei dei raggi cosmici, su chi avesse prodotto le prime prove certe della loro esistenza.Benché la maggior parte degli scienziati americani si siamo infine resi conto che Millikan era venutodopo, una storia dei raggi cosmici pubblicata negli USA nel 1936 descrisse Hess e soci come ”ungruppo di scienziati animati di spirito nazionalistico ma male indirizzati”. Quell’anno, quasi un quartodi secolo dopo i suoi fondamentali voli in pallone, il Premio Nobel per la fisica fu assegnato aVictor Hess, “per la scoperta della radiazione cosmica”

Fino al 1929 si suppose che i raggi cosmici fossero una forma più potente dei raggi gamma; Millikan,in particolare, fu tra i fautori di questa concezione. Il primo esperimento che contestò questo assuntofu compiuto da Kolhörster e da un altro fisico tedesco, Walter Bothe, che è stato iniziato alla fisicada Hans Geiger, che gli aveva fatto conoscere il nuovo strumento da lui inventato per lo studio delleradiazioni, il famoso contatore Geiger, che rappresentava un grande progresso rispetto ai vecchirivelatori di radiazione (particelle): l’elettroscopio di Wulf e lo schermo a scintillazione di Rutherford.

Il contatore di Geiger consiste fondamentalmente in un tubo metallico riempito di un gas inerte (Ar) con un sottile filo metallico isolato (rosso), teso al centro lungo l’asse. Il filo è messo ad altatensione positiva rispetto alle pareti del cilindro metallico. Quando una particella elettricamentecarica passa velocemente attraverso il gas, stappa alcuni elettroni agli atomi del gas. Gli elettro-ni, di carica negativa sono accelerati verso il filo positivo e così veloci da strappare moltielettroni dal gas che a loro volta ne producono altri in una specie di cascata, che sipropaga rapidamente un tutto il contatore producendo molti altri elettroni, cheraccolti dal filo positivo producono uno sbalzo (impulso) notevole nella corrente, che in alcuni modelli si trasforma in un clic reso famoso da molti film(il Geiger vede male la radiazione neutra, tipo i gamma). Hans Geiger

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+ Nella primavera del 1929 Bothe e Kolhörster usarono, per accer-tare la natura dei raggi cosmici 2 contatori Geiger uno sopra l’al-tro e contarono il numero di volte in cui i contatori registravano ilsegnale nello stesso istante (coincidenze). Trovarono un buonnumero di coincidenze, che assicurava che i due Geiger eranostati colpiti dallo stesso raggio un numero di coincidenze tale daescludere che due raggi colpissero nello stesso intervallo di tempo i due contatori. Pensarono che le coincidenze fossero dovute ad elettroni colpiti da raggi gamma (neutri) con energia sufficiente da passare per entrambi i contatori.

Per confermare le ipotesi interposero tra i due contatori ben 5 cmdi Piombo, che avrebbero dovuto assorbire tutti gli elettroni equindi eliminare le coincidenze. Contro ogni previsione ciò nonavvenne a parte pochi casi dovuti a coincidenze casuali.

Per Bothe e Kolhörster (BK), questo fatto suggeriva che i contatori non stesero raccogliendo elettroni rimbalzati, bensì gli stessi raggi cosmici elettricamente carichi ad alta energia, cioè capaci di attraversare indenni

5cm di piombo.

Anche in Italia sono stati fatti esperimenti simili, e furono installati laboratoriin alta montagna sul Monte Rosa e sulla Marmolada.

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Per stringere i tempi delle coincidenze Bruno Rossi professoreall’Università di Padova, ha inventato un congegno elettronico fatto di triodi in conduzione. Le griglie erano connesse attraversoun condensatore al filo positivo dei Geiger. Quando i Geiger con-ducono mandano un segnale negativo che blocca il triodo corris-pondente. Quando tutti i triodi sono bloccati c’è un chiaro impulsoche è il segnale di coincidenza di tutti i Geiger, meglio diun mille-simo di secondo, è il circuito di AND. Con questo circuito ha avu-to inizio l’elettronica digitale che non solo ha dato un grande con-tributo alla ricerca di fisica, ma è alla base della tecnologia deicomputers ed ovviamente alla base dell’automazione e dellarobotica. Attualmente si costruiscono circuiti di AND conrisoluzioni temporali di ben un centesimo di miliardesimo disecondo (10psec=10-11sec).

Bruno Rossi nel suo laboratorioall’Università di Padova. Trasferito

negli USA fu lo scopritore dei raggi Xe gamma galattici ed extragalattici.

Non vinse mai il premio Nobel.

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Molti specialisti dei raggi cosmici pensarono che l’esperimento B K doveva essere sbagliato: special-mente Millikan (M), il quale insisteva nell’identificare i raggi cosmici con i fotoni (gamma). Quandoil codazzo dei giornalisti che lo seguiva passo a passo chiese a M se dopo tutto, i raggi cosmici nonpotessero essere particelle cariche, egli scattò: “Potreste paragonare altrettanto ragionevolmente unelefante a un ravanello. Ciò che avevano osservato BK, sostenne M, non erano particelle primariedei raggi raggi cosmici, bensì particelle secondarie, particelle che erano state colpite dai raggi cos-mici. BK non riuscirono a confutare questa affermazione. Essi sapevano però che se i raggi cosmicifossero stati formati da particelle cariche, la loro traiettoria sarebbe stata modificata da un campomagnetico. Il problema era quello di trovare un magnete in grado di protendersi nello spazio inmisura sufficiente a permettere ai fisici di studiare l’effetto sui raggi cosmici in arrivo. Sulla Terra nonc’è ovviamente nulla di simile tranne la stessa Terra con il suo campo magnetico.

Negli anni venti il norvegese Frederik Stǿrmer si era accorto che le particelle cariche emesse neibrillamenti solari sono deviate dal campo magnetico terrestre verso i poli, dove la loro tremantedanza aerea crea le aurore boreali. Se i raggi cosmici erano effettivamente particelle cariche, dove-vano anche essi incanalarsi lungo le linee magnetiche e scendere in numero massimo ai poli. Nel1927 un fisico olandese, Jacob Clay, portò con se degli elettroscopi nei suoi viaggi per mare fral’Olanda e Giava, trovò che nell’Europa settentrionale c’era il 50% di radiazione in più che all’equato-re. M non aveva trovato alcun effetto della latitudine nel suo viaggio per mare tra gli USA e il Cile:era questa una delle ragioni per cui era convinto che i raggi cosmici fossero fotoni. Bothe tentò di ri-solvere personalmente questo disaccordo con un soggiorno nell’isola norvegese di Spitzbergen apoche centinaia di km dal Polo Nord. Egli non trovò alcun effetto.La controversia spinse alcuni scienziati europei a misurare le intensità dei raggi cosmici nelle piùsvariate località e alle massime altitudini. Hess e alcuni colleghi installarono elettroscopi in osserva-tori di montagna nelle Alpi. Kolhöster portò le sue apparecchiature nelle miniere di salgemma diStassfurt. Lo sviluppo di cabine pressurizzate per palloni aerostatici consentì di salire a quote senzaprecedenti. Nel 1931 Auguste Piccard salì nella stratosfera portando un elettroscopio.

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Quando il sole caldissimo delle alte quote surriscaldò la cabina, l’equipaggio sopravisse leccandogocce d’acqua dalle pareti. Il poeta Gabriele d’Annunzio, esaltato dal pensiero di sfidare la morte nelnome della conoscenza, pregò Piccard di portarlo con se in volo. D’Annunzio, che non perdeva occa-sione per gesti stravaganti, dichiarò che era pronto, se necessario, a farsi gettare fuori bordo comezavorra. Era molto meglio patire la nobile morte di essere gettato da un pallone, disse il Poeta, piut-tosto che morire ignominiosamente fra due lenzuola.Questi voli contribuirono ben poco tranne che al romanzo della storia. La pratica della misura casualedell’intensità dei raggi cosmici in ambienti pittoreschi era un modo estremamente inefficiente di risol-vere la confusione sull’effetto della latitudine. Infine questi studi nell’atmosfera superiore divennerol’assurdo pretesto per una prima versione della sfida spaziale, nella quale aeronauti americani, euro-pei e sovietici si batterono con grande ardore per salire in pallone sempre più in alto nella stratosfera.Era inevitabile che si verificassero delle tragedie. Tre russi salirono all’altezza record di 21km prima che il loro pallone esplodesse ed essi precipitarono al suolo. Secondo alcune relazioni, le loro ultimeparole furono:”Abbiamo studiato i raggi cosmici”. Chissà? Essi furono sepolti nelle mura del Cremlino.

Nel frattempo le ricerche sui raggi cosmici si erano spostate definitivamente dall’Europa agli USA,dove M si impegnò in un’altra lotta ampliamente pubblicizzata, questa volta contro un ex allievo,Arthur Compton, che fu il III Nobel americano per avere descritto ciò che accade quando un fotonee un elettrone si urtano, fenomeno noto attualmente come effetto Compton. L’esperimento d BKaveva indotto Compton a pensare che i raggi cosmici fossero particelle cariche e come Bothepensava che le misure dell’effetto connesso alla latitudine avrebbe risolto il problema.Nel 1930 Compton chiese al Carnegie Institute a Washington DC i fondi per condurre uno studio dei raggi cosmici su scala mondiale. Una volta ottenuto il finanziamento suddivise il mondo in 9 regionied inviò in ogni una di esse una diversa spedizione. A questa ricerca presero parte in tutto più di 60fisici. Allen Carpè dell’ATT fu inviato in Alaska, dove assieme a un compagno di spedizione, scalò lependici del monte McKinley, cadde in un crepaccio sul ghiacciaio Muldrow e morì. Le apparecchiatu-re e i dati furono recuperati e usati nella pubblicazione. Lo stesso Compton colmò tutti i vuoti imbarcandosi nel marzo 1932 in un viaggio intorno al mondo con la moglie e il figlio adolescente.

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Verso la fine del 1931, anche M si rivolse al Carnegie Inst. chidendo un finanziamento per eseguirela propria serie di esperimenti. Lavorando con un giovane postdoc del Caltech, Henry V. Neher, chesi imbarcò nel settembre del 1932 su una nave che partiva per il Perù. Nel ’26 M, nel suo viaggioverso le Ande, si era lasciato sfuggire l’effetto della latitudine perché subito a sud di Los Angeles c’èuna zona vasta nella quale l’intensità dei r.c. cala e si stabilizza bruscamente e fu un caso che Mmettesse in funzione l’elettroscopio subito dopo avere superato la zona. Per mera sfortuna, neppureNeher si rese conto della “zona” durante il suo viaggio. Egli aveva con se due elettroscopi di cui unosolo funzionava all’inizio ma anche questo cominciò a mal funzionare 48 ore dopo la partenza e lodivenne completamente poco dopo, e si rese conto che il mare era troppo agitato per potere ripararlicosa che avvenne nel porto di Mazatln, ma la “zona” critica era superata. Arrivato a Panama, Nehertelegrafa che non c’era nessun effetto latitudine, notizia che M propalò su tutti i giornali.

Il 14 settembre 1932 Compton annunciò che l’intensità dei raggi cosmici variava considere-volmente dall’equatore al Polo Nord. Parlando davanti a un folla di giornalisti Compton

disse: “Ovviamente, se il polo nord magnetico ha un effetto sui raggi, questi devono avereuna natura elettrica e non ondulatoria, come sostiene il dottor Millikan, la differenza rilevata

dai miei esperimenti sarà un duro colpo per il dottor Millikan”

M si rifiutò di commentare la notizia, riservando i suoi strali per il congresso annuale dell’AmericanAssociation for the Advancement of Science. Tre giorni prima del suo intervento ricevette un tele-gramma da Neher: “VARIAZIONE SETTE PER CENTO VIAGGIO DI RITORNO STOP RIMASTA OCCULTA PER SISTEMA GUASTO ET NAVI DIVERSE STOP NEHER” Nel viaggio di ritorno erapassato per la “zona” ma con gli elettroscopi funzionanti. Posto di fronte all’evidenze dei fatti, M con-tinuò a criticare aspramente Compton nel suo discorso. Poche ore dopo tornò alla ragione ed inviòun violento telegramma di smentita al ”New York Time” (che aveva correttamente riferito che M pro-pugnava la teoria dei fotoni) nel quale sosteneva che era in perfetto accordo con Compton. Il discor-so alla AAAS fu completamente riscritto per la pubblicazione compromettendo ancora di più la suareputazione.

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1911- C.T.R.Wilson ha inventato un rivelatore di radioattività chiamato camera a nebbia. Consiste in una camera satura di vapor d’acqua priva di polvere, abbassando rapidamente la pressione si forma una gocciolina di acqua su ogni ione prodotto, anche da quelli originati da una particella carica, che così lascia una traccia fotografabile,

Misurando la densità di bollicine, che è equivalentealla misura della ionizzazione specifica rilasciata siriesce a misurare approssimativamente la massa della particella che è passata ed ha prodotto la

ionizzazione

← elettroni particelle alfa (4He) →

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-1932 Carl D. Anderson, al Caltech con una camera a nebbia in un campo magnetico, studiando i raggi cosmici trova una traccia uguale a quella lasciata dagli elettroni ma con una curvatura opposta a quella che corrisponderebbe agli elettroni negativi. Aveva scoperto il primo esempio di antimateria prevista da Paul A.Dirac nel 1927. Sono stati chiamati positroni,

Carl D. Anderson (un altro allievo di Millikan) a Caltech con la camera a neb-bia e l’elettromagnete.Un elettromagnetedi quelle dimensioni a quei tempi era unoggetto costoso anche per grande consu-mo di corrente. Questa era una altra buo-na ragione per la quale questo di ricerchesi svilupparono in paesi industrializzati.

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Nel 1933 sono stati trovati da P.Joliot e I.Curie, positroni nel decadimento di nucleiradioattivi artificiali. Attualmente i positroni sono utilizzati nella PET (Positron ElectronTomography) una diagnostica medica, in uso in alcuni ospedali,che è capace dimostrare il funzionamento degli organi e non solo l’anatomia come le altre diagnostiche.

Il laboratorio del Pic du Midi.

P. Blackett

G. Occhialini

La coppiaElettrone-Positrone.

Ovviamente il gammache gli produce

non si vede

La scoperta è stata confermato dopo due settimane da P. Blackett e G. Occhialini). Per questa misura Giuseppe Occhialini aveva introdottouna importante innovazione: il comando (trigger) elettronico. La camera nebbia era circondata da contatori Geiger e per mezzo di coincidenze inventate da Bruno Rossi e solo quando si presentava nei Geiger unaconfigurazione ritenuta interessante scattava il comando per la fotografia. P. Blackett Questa innovazione rese la camera

a nebbia uno strumento molto più potente e fu deter-minate per il premio Nobel a C.T.R.Wilson.

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Nella sezione sui raggi cosmici della Conferenza Internazio-nale di Fisica del 1934 a Londra ci furono due principali ar-gomenti di discussione, entrambi con profonde implicazioniper il futuro della fisica:1-Cinque anni prima una collaborazione franco-sovietica aveva scoperto con una camera nebbia che in un urto dei

raggi avvenivanoesplosioni che

producevano sciamianche di 20 particelle.Questi eventi poneva-

no una inquietante domanda: da dove

proveniva tuttaquell’energia?La domanda

riguarda l’origine deiraggi cosmici. La

risposta è arrivata dopo 40 anni.

Questo è unosciame visto

successivamente

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Passarono due anni a fotografare tracce e ad analizzarle. Anderson conclu-se che le particelle avevano le proprietà dell’elettrone ma non seguivano lenormali leggi perché avevano un valore della massa strano compreso traquella dell’elettrone e quella del protone. Nel agosto del 1936 pubblicò solole foto ma non le conclusioni perché fu scoraggiato dal famoso fisico teori-co americano Robert Oppenheimer il quale continuava ad essere convintoche osservavano solo elettroni velocissimi con un comportamento anomalo.

2-Fu messo in evidenza che nei raggi cosmici erano presenti due componenti: -Una, chiamata molle, che veniva assorbita da piccoli spessori, facilmente identificabile con gli elettroni e positroni prodotti da interazioni secondarie dei raggi cosmici. -L’altra, chiamata dura, poteva attraversare molti centimetri di piombo senza alterarsi, era opinione generale che si trattasse di elettroni ad alta energia che non si comportavano come previsto.

Anderson e NeddermayerDopo la conferenza di Londra C.D.Anderson e lo studente univer-

sitario Seth Neddermeyer, si accinsero a smascherare la natura degli elettroni duri servendosi della stessa camera a nebbia usata per la scoperta del positrone alla quale introdussero una sottile lastra metallica con contatori Geiger sopra e sotto e facevano

scattare la foto solo quando una particellacarica passava attraverso la lastra e perfare questo hanno usato il trigger inventatoda G.Occhialini. Con la curvatura delle trac-ce provocata dal campo magnetico poteva-no determinare la carica elettrica e con ladensità delle bollicine potevano determinare la massa.

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Solo al di là del Pacifico, in Giappone l’articolo Anderson provocò un poco di agitazione. Infatti alfamoso istituto di chimica e fisica Riken di Tokio lavorava un giovane fisico teorico Hideki Yukawache pochi anni prima aveva proposto l’esistenza di una particella di massa intermedia di circa 300masse dell’elettrone, che chiamo il “quanto U” che doveva essere elettricamente carico, per potertrasformare i protoni in neutroni e vice versa. Tale particella sarebbe stata necessaria per compren-dere la forza che opponendosi alla repulsione dei protoni positivi teneva insieme i nuclei atomici. Aquesta teoria non veniva dato alcun credito perché secondo l’opinione comune non si risolveva unproblema creandone un altro, vale a dire una nuova fantomatica particella.Yukawa viste le foto di Anderson identificò le tracce con il quanto U e la discussione all’interno delRiken convinse il direttore del laboratorio Nishina a organizzare un gruppo sperimentale che tra milledifficoltà riuscì a ripetere l’esperimento di Anderson e nel 1937 avevano trovato una singola tracciaper la quale stimano la massa tra 180 e 360 masse dell’elettrone.

Qualche mese prima Anderson e Neddermeyer si recarono all’MTI, dove erano venuti a sapere chedue sperimentatori di Harvard, J.Street ed E.C.Stevenson, avevano ripetuto il loro esperimento e trovato lo stesso risultato si apprestavano a pubblicare la scoperta della nuova particella. Costrettoa muoversi, Anderson inviò prontamente un articolo al “Physical Review”, sostenendo che esistonoparticelle di carica unitaria ma con massa (che potrebbe avere un valore unico) maggiore diquella dell’elettrone e molto minore di quella del protone. L’articolo dei giapponesi fu ritardato dal Physical Review e ciò permise a Street e Stevenson di precedere i giapponesi sulla rivista.

L’articolo di Yukawa ebbe scarsa eco in occidente ma dopo questi eventi Oppenheimer lo tirò giùdallo scaffale dove due anni prima lo aveva riposto, ed assieme a Serber, stilò una nota per ilPhysical Review, che rovesciando la sua posizione, sostenne anche se con qualche esitazione, che la nuova particella non solo esisteva ma era il quanto U di Yukawa che trasmetteva la forza nuclea-re. Il numero seguente della rivista conteneva un articolo di Stukelberg il quale faceva la stessaidentificazione senza reticenze. Stukelberg aveva fatto anni prima la stessa proposta di Yukawa,ma non la pubblicò perché scoraggiato da W. Pauli.

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Il nome di quanto U non attecchi mai e cominciarono a circolare una serie nomi: penetrone, dinatrone,elettrone pesante, partcella X, baritrone, particella di Yukawa e persino yukone. Approfittando delloro ruolo di scopritori Andersone e N. proposero “mesotone” ma intervenne con il solito piglioMilikan, che era stato il maestro di Anderson, lo convinse a chiamarlo “mesotrone” perché era giustochiamarlo meso che in greco vuol dire medio ma doveva ricordare non solo il neutrone ma anche il protone. Il punto sulla teoria dei mesotroni fu fatto da W.Heisenberg e da H.Euler nel 1938. Essi as-serirono che i mesotroni vengono creati ad alte quote fra la radiazione cosmica incidente, ancora mis-teriosa, e le molecole dell’atmosfera. Una frazione dei mesotroni raggiungono il livello del mare for-mando la componente dura la quale interagisce con l’atmosfera producendo gli elettroni della compo-nente molle. Per alcuni anni tutti erano convinti di avere compreso cosa erano i raggi cosmici. Maun’altra volta si sbagliava: il mesotrone non aveva nulla a che fare con le forze nucleari. Anni dopo acommento di quel periodo Oppenheimer disse che il padre eterno aveva tirato un “tiro mancino”.

Il tiro mancino fu smascherate in circostanze drammatiche. Nel luglio del 1938, in Italia il governo di Mussolini emanò leggi razziali che proibivano tra le altre cose agli ebrei di detenere cariche pubbli-che come per esempio posizioni universitarie. Privato del suo lavoro di professore all’Università diPadova, Bruno Rossi, dopo non poche difficoltà ricevette da parte del suo amico Compton l’offertadi un posto all’’Università di Chicago. Bohr ruppe il tradizionale segreto che circondava il premioNobel e comunicò a Fermi, la cui moglie era ebrea, che sarebbe stato il prossimo vincitore, per per-mettergli di lasciare l’Italia. Dopo avere ricevuto il premio a Stoccolma, Fermi si reca direttamente aNew York alla Columbia University. La comunità di Fisica Italiana subì un colpo molto duro in conse-guenza della partenza di Fermi, di Rossi e di molti altri. All’approssimarsi della guerra E. Amaldi unodei pochi professori rimasto all’Istituto di Fisica Guglielmo Marconi dell’Università di Roma ha raccol-to intorno a se i ricercatori restanti in un unico gruppo. Di tale gruppo fecero parte Marcello Conversie Oreste Piccioni, due giovani che, con arroganza propria della gioventù, si consideravano parteintegrante della “nuova generazione” di fisici abili con i geiger, le valvole elettronica e i trigger e consideravano poco, la vecchia generazione che venerava la soffiatura del vetro..

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Essi conoscevano la teoria del mesotrone, e sapevano che doveva essere verificata attraverso preci-se misurazioni delle proprietà della nuova particella. Ritenendo che i precedenti tentativi di accertarela vita media del mesotrone fossero deficitarie dall’uso di apparecchiature elettroniche insufficienti.Conversi e Piccioni si dedicarono con zelo al compito di sviluppare un circuito elettronico in grado dimisurare differenze di tempi dell’ordine di un decimilionesimo di sec (10-7sec). Conversi evitò l’arruo-lamento nell’esercito grazie all’ambliopia all’occhio destro, Piccioni fu arruolato ma riuscì a restare a Roma. Amaldi teneva lezione alle sei e mezza del mattino così che gli studenti sotto le armi potesse-ro assistervi prima di cominciare il servizio. Conversi e Piccioni comprarono le valvole elettroniche almercato nero, utilizzando materiali di provenienza dubbia e lavoravano di notte ai loro circuiti, costrui-vano i più i più veloci circuiti elettronici esistenti al mondo. All’inizio lavoravano all’Università maquesta era localizzata vicino ad una stazione merci, e tutta la zona, dopo l’invasione alleata dellaSicilia nel luglio del 1943, fu pesantemente bombardata e dopo che decine di bombe devastarono lasede universitaria, Conversi e Piccioni traslocarono in una cantina di un Liceo che trovandosi vicinoalla Città del Vaticano aveva minori probabilità di essere bombardato. Lavorarono tra un allarme ae-reo e l’altro in una città affamata, condividendo i locali con militanti della resistenza al fascismo e allasuccessiva occupazione nazista di Roma, i quali gli aiutarono a recuperare materiali per gli esperi-menti. All’inizio di settembre quando gli alleati erano arrivati in Calabria, dopo la firma di resa inizial’occupazione nazista e l’incubo di essere catturati dai tedeschi (Piccioni fu catturato una volta, mafu riscattato dal padre di un suo amico per una certa quantità di calze di seta).

Conversi e Piccioni assemblarono contatori Geiger e strati di metallo in una varietà di dis-posizioni per determinare quanta materia occorresse per arrestare un mesotrone. Subitoprima della liberazione di Roma da parte degli alleati nel giugno del 1944, essi riuscironoa dimostrare che i mesotroni avevano una vita medi di circa 2.2 milionesimi di secondo. Dopo la guerra vennero a sapere che Bruno Rossi aveva fatto la stessa misura nel 1942.

Con quella vita media alla velocità della luce i mesotroni possono percorrere solo 600m,essendo formati decine di km in alto, vuol dire che la deduzione della relatività ristretta

della contrazione delle distanze e la dilatazione dei tempi era provata.

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La vita media trovata era breve, ma almeno cento volte più lunga, di quella prevista dalla teo-ria di Yukawa per il mesotrone. Nella loro cantina, in mezzo alla città sinistrata, Conversi e

Piccioni si resero conto che al quadro mancava qualcosa. Alla fine delle ostilità, a Conversi ePiccioni si unì un altro giovane, Ettore Pacini, la cui incipiente carriera in fisica era stata in-terrotta dalla necessità di uscire dall’esercito per unirsi ai gruppi partigiani del nord, I tre pro-

gettarono un nuovo esperimento per studiare l’enigmatico mesotrone:

Se il mesotrone era veramente la particella delle interazioni nucleari proposta da Yukawa,i mesotroni positivi e negativi avrebbero dovuto avere un compotamento diverso quandointeragivano con la materia. I mesotroni positivi avrebbero dovuto essere respinti dai nu-clei positivi per via delle forze elettromagnetiche ed attratti dalle forze nucleari, poichè pe-rò l’elettromagnetismo ha un grande raggio di azione avrebbe dovuto avere la prevalenzasulle forze nucleari che hanno un raggio d’azione molto limitato, avrebbero dovuto essererespinti lontano dai nuclei e decadere con la loro vita media. D’altra parte i mesotroni ne-gativi dovevano essere attratti dai nuclei positivi interagire rapidamente e quindi non po-trebbero decadere normalmente. Usando un complesso di “lenti” magnetiche, i tre speri-mentatori, deflessero le particelle dei raggi cosmici verso un bastoncino di carbonio (car-bone) dove si arrestavano. Nel carbonio i mesotroni positivi decadevano con la solita rapi-dità come previsto, cioè normalmente, ma nello stesso modo si comportavano anche mol-ti di quelli negativi. In altri termini, i mesotroni negativi non furono assorbiti dai nuclei, macatturati dagli atomi e posti in orbita intorno ai nuclei finchè non decadevano. I tre ricerca-tori ed anche gli altri fisici su resero conto che il mesotrone non era la particella diYukawa. Oggi lo conosciamo con il nome di muone, non ha nulla a che fare con le forzenucleari è un parente pesante degli elettroni e dei neutrini, con i quali ha in comune il tipodi interazione cioè quella debole.

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“Sul carretto, trainato a mano da Oreste Piccioni e scortato in bicicletta da Edoardo Amaldi che, il 1 luglio del 1943, attraversa il centro di Roma, diretto al liceo Virgilio in via Giulia, c'è quasi tutto quel che resta di tangibile della fisica italiana dopo tre anni di guerra. Si tratta di un apparecchiatura elet-tronica, molto sofisticata, messa a punto da Oreste Piccioni e Marcello Conversi, capace di misuraretempi dell'ordine del milionesimo di secondo, ed è l'unica che permetta di determinare la vita mediadei mesotroni, particelle di natura ignota provenienti dallo spazio cosmico che attraversano per interol'atmosfera terrestre e giungono fino alle basse quote. Così, quando la cittadella universitaria diRoma viene bombardata dagli aerei alleati, Edoardo Amaldi, l'unico tra i ragazzi di via Panisperna rimasto inItalia, decide di spostare l'apparato di Piccioni e Conversi dall'Istituto di Fisica nelle più sicure grandi aule del pianoterra del liceo Virgilio. Decisione saggia, perché la scuola in effetti si dimostrò"protetta" dai bombardamenti data lasua vicinanza al Vaticano. Nei due anni di permanenza alVirgilio quell'apparato elettronico, consentirà un esperi-mento che porterà alla scoperta del muone, e all'iniziodella fisica delle particelle o, meglio, delle alte energie”.

Lostrumento

di Conversi, Piccioni

e Pancini.

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L’eperimento dei tre italiani ha suscitato molte discussioni e tentativi spiegazioni compresa quella for-mulata da Robert Marshak un teorico della Cornell University che supponeva che esistessero due tipidi mesotroni con masse diverse. Uno viene prodotto nell’alta atmosfera da collisioni nucleari dei raggicosmici con i nuclei, questa serebbe la particella di Yukawa che decade rapidamente nel mesotronepiù leggero che si trova poi a livello del mare e che non ha interazioni nucleari.

Nel 1945 il governo laburista inglese appena eletto istituisce al Ministero delle Risorse una commis-sione scientifica, presieduta da Patrik Blackett. Una delle decisioni è stata quella di sostenere laRicerca Nucleare non finalizzata alla difesa nazionale. A tale proposito ha istituito due comitati, unoper lo sviluppo degli acceleratori di particelle e l’altro che includeva Cecil Powell per lo sviluppo dilastre di emulsioni fotografiche spesse, per lo studio di reazioni nucleari. Con il sostegno del Ministe-ro un gruppo di ricerca della Ilford Ltd, in collaborazione con Giuseppe Occhialini chiamato dal Brasi-le da Blackett (Occhialini nato a Genova nel 1907, appena laureato per ragioni politiche si era rifugia-to in Inghilrterra dove lavorò con Blackett, durante la guerra per non correre rischi è emigrato inBrasile) ha prodotto nel maggio del 1946 delle emulsioni spesse che contenevano 8 volte più delnormale Bromuro di Argento (AgBr).

C. Powell G.Occhialini

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Il 24 maggio del 1947 sulla rivista Nature compare un articolo firmato da due inglesi C.F. Powell e H.Muirhead, un brasiliano diorigine italiana C.M.G.Lattes e dall’italiano

Giuseppe Occhialini, che lavoravanoall’Università di Bristol. L’articolo riportava

una fotografia fatta con una lastra fotografica spessa esposta per un certo

tempo al Laboratorio del Pic du Midì. Nella foto c’era la traccia di una particella di massa intermedia che si fermava e che decadeva in un’altra di massa simile. Era

la dimostrazione che in altitudine si formavano le particelle di Yukawa che, o

interagivano con i nuclei oppure, in particolare quelle positive, decadevano molto rapidamente nei mesotroni che si

trovano al livello del mare.

Occhialini portò alcune lastre al laboratorio francese del Pic du Midì, ed i risultati non tardarono. Si trovarono subito eventi di forti interazioni nucleari:

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Nel ottobre del 1948 con lo sviluppo dilastre fotografiche sensibili alla bassaionizzazione degli elettroni si videroanche questi:

Il pione si ferma

e decade in un muone

Il pione si ferma

e decade in un muone

eche si ferma e decadein un elettrone

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Si poteva dire che il famoso “tiro mancino” ipotizzato daOppenheimer era stato finalmente svelato. I raggi cosmici primariinteragivano con i nuclei degli atomi dell’atmosfera, producevanola particella responsabile delle interazioni nucleari, proposta daYukawa, pesante 273 masse elettroniche, che attualmente sichiama pione (π) il quale decade in ventisei miliardesimi di

secondo, come previsto, nel mesotrone scoperto da Anderson eNieddermayer che ha una massa di 205 masse elettroniche enon ha interazioni nucleari, attualmente si chiama muone (μ), decade in elettrone e neutrino in due milionesimi di secondo.

Questo muone è un grosso elettrone instabile e non si comprende ancora perchè la natura lo ha creato.

sec102.2 media vita

sec106.2 media ita v6

8

ee

In tempi diversi, Wilson, Anderson, Blackett e Powell furono insigniti con il premio Nobel, premio che inspiegabilmente non fu mai assegnato a Giuseppe Occhialini.

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Powell e Occhialini nel1948 pubblicano una foto con il decadimento di un kaone in tre pioni.

Il 15 ottobre 1946, George Rochester e Cliffort Bultercon una camera nebbia all’Università di Manchesterossevarono delle tracce a V nel mezzo del rivelatore.Le tracce delle V non erano elettroni ma particelle più pesanti. Si è scoperto anni dopo, con gli acceleratori,che queste V erano formate da protoni e pioni origina-te dal decadimento di particelle instabili neutre, i kaoni (K ) e le lamda (Λ), che contengono quark pesanti strani (s).G.Rochester

C.Bulter

Il decadimento di una neutra K o Λ in una V

Il K+

siferma

e decadein 3 pioni

due veloci

e unolentoche

interagisce

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Pietro Bassi che è stato professore a Padova e Bologna mi ha raccontato: che nei primianni ‘50 facendo esperimenti con contatori Geiger nel laboratorio della Marmolada, aveva

osservato che i muoni in movimento decadevano preferenzialmente nella direzione delmoto. Questo fenomeno violava chiaramente la parità è perciò sembrava inconcepibile. Infatti fu scoraggiato a pubblicare dai fisici teorici di Padova. Nel 1956 Yang e Lee (fisiciCino-Americani allievi di Fermi) formularono l’ipotesi della violazione della parità nelle

interazioni deboli e l’anomalia nel decadimento dei muoni rivista con gli acceletatori ne fuuna delle basi sperimantali. La violazione della parità, premio Nobel compreso, furono

una questione solo americana.

Nell’atmosfera, nelle cascate di raggi cosmici, si formano molti neutrini di tipomu, dal decadimento dei pioni in muoni. Questi neutrini possono attraversarel’intero pianeta ed interagendo debolmente con i protoni formano muoni che

possono essere visti nei laboratori in profondità sotto la roccia. Si può calcolarecon precisione quanti muoni ci si aspetta sia quelli provenienti dall’alto formati daneutrini che percorrono decine di km mentre quelli provenienti dal suolo percorro-no più di 12.000km. Nel 2000 il laboratorio di Kamiokande (Giappone) ha annun-ciato un deficit di muoni provenienti dal basso. Questo esperimento è stato consi-

derato la conferma delle oscillazioni fra le specie di neutrini proposta 60 annifa da Bruno Pontecorvo e poi legata al grande deficit di neutrini di tipo elettronicoprovenienti dal sole, visti prima da Davis e confermati con grande evidenza dalesperimento GALEX dei Laboratori del Gran Sasso del INFN. L’effetto annun-

ciato dai giapponesi era stato visto con minore evidenza dall’esperimentoMACRO sempre dei Laboratori del Gran Sasso del INFN.

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Dagli anni ’60 sono stati introdotti moltitipi divesi di rivelatori di radiazione molto

più sensibili, efficienti, e con risposterapide. Fra questi ci sono i contatori ascintillazione. Sono costituiti materiali

plastici organici fatti di molecole con ciclibenzenici. Queste molecole eccitate dal-la radiazione carica emettono luce ultra-violetta. Con l’aggiunta di particolari sos-tanze, la luce viene spostata nel visibilee rivelata da fotomoltiplicatori (fotocellu-le) che nel tempo di un miliardesimo disecondo lo trasformano in segnale elet-tronico da immettere in circuiti elettronici

digitali per elaborare le informazioni.

In laboratorio riveleremo iraggi cosmici con questo

tipo rivelatori a scintillazione

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FeI RAGGICOSMICI:Dallo spazioarrivano nucleidall’idrogenofino al ferroanche conenergie enormi.Intera-giscononucler-mente coni nuclei diAzoto eOssigeno… e produ-cono cascate di pioni,muoni, elettroni,gamma,neutrini,ecc,…..

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Oltre a darci delle importantiinformazioni di Fisica i raggicosmici possono darci deimessaggi sulle loro origine

cosmiche?

Non è così evidente perchéessendo carichi sono deviati

dai campi magnetici galattici equindi si perde la loro

direzione originale.

Sono in atto grandi esperimentiper rilevare raggi cosmici di

enorme energia che sonodeviati in modo trascurabile

dai campi magnetici galattici.

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Si cercano raggi cosmicisingoli con ernergiedell’or-dine di 1020eV (100 miliar-di di masse del protone). Di tali raggi ce ne dovreb-

bero essere meno di 1/km2/secolo. Gli esperi-menti coprono superfici

enormi, anche di 3000km2

come AUGER inArgentina. I raggi cosmicidi così alta energia si rive-lano integrando l’energia ditutto lo sciame. C’è anchela proposta d esperimenti

da satellite (EUSO) per rile-vare la luce di scintillazionedegli atomi di Azoto dell’at-mosfera eccita dagli sciami.

La storia dei raggi cosmicinon è certo finita!

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AGASA (Giappone)

• 100 km2 scintillatori +rivelatori di muoni

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Esperimento per la rivelazioni di sciami di raggi cosmici

ARGO dell’INFN a Yangbjing in Tibet a 4500m di altitudine.

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Laboratorio sotterraneo dell’INFN sotto al Gran Sasso

autostrada sotto al Gran Sasso

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Pierre Auger Project3000 km2 coperti

MalargueMendoza Argentina

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Pierre Auger ProjectPierre Auger Project3000 km2 - 1600 water tank array