I raggi cosmici
Schema della sezione
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In questa sezione ripercorreremo le prime osservazioni che hanno portato gli studiosi di fine '800 a comprendere che l'aria è sempre leggermente ionizzata. I fisici si domandano quindi chi siano e da dove provengano gli agenti che provocano tale ionizzazione. Due sono le possibili risposte alla prima domanda: dalla terra o dal cielo.Il volo di Hess, effettuato nel 1911 fornisce una risposta definitiva a questa domanda: gli agenti che ionizzano l'aria provengono dal cielo !
Nasce la fisica dei "raggi cosmici" che aprì la finestra sul mondo delle particelle elementari.
Quella dei raggi cosmici è un'avventura che mostra quanto curiosità e ingegno possano portare lontani ed aprire mondi completamente inesplorati
Attività: 7 -
Inizialmente l'attenzione dei fisici non era rivolta a comprendere la natura dei raggi cosmici quanto piuttosto la loro provenienza.Si riteneva infatti, erroneamente, di sapere quale fosse la natura di questa radiazione che arrivava dall'alto. In questo capitolo vedremo allora di comprendere quale fosse l'ipotesi più accreditata e quali le considerazioni che portarono a formulare questa ipotesi.
Per comprendere tutto questo è necessario però avere chiara quale fosse la conoscenza della materia ad inizio del '900.
Attività: 7 -
In questa sezione descriveremo due strumenti, che vennero realizzati in questo periodo, che permisero di compiere fondamentali passi avanti nella comprensione della natura dei raggi cosmici: La camera a nebbia di Wilson e i contatori Geiger - Muller.
Nelle sezioni successive vedremo come questi strumenti furono utilizzati dai fisici. Qui invece abbiamo ricostruito come è nata l'idea che ha portato alla loro realizzazione e quali sono le loro caratteristiche tecniche.
Attività: 8 -
Das Wesen der Höhenstrhlung (La
natura della radiazione dall'alto)
è l'articolo pubblicato da W. Bothe e W. Kohlhörster in
cui per la prima volta viene messa in seria difficoltà l'ipotesi, allora più
accreditata, che i raggi cosmici potessero essere fotoni ad alta energia.Gli esperimenti effettuati da questi due scienziati furono resi possibili da un'importante realizzazione tecnica avvenuta nello stesso anno, l'invenzione di uno strumento capace di contare i raggi cosmici: il contatore Geiger.
Attività: 5 -
Tra il 1930 ed il 1932 questi tre fisici effettuarono una serie di esperimenti in cui, grazie ad un utilizzo originale della strumentazione sviluppata fino a quel momento, vennero messi in luce nuovi fenomeni che accelerarono il cammino verso una più profonda comprensione della fisica dei raggi cosmici.In questa sezione analizzeremo questi esperimenti e le nuove idee che ne scatutirono
Attività: 11 -
Il 1932 è un anno storico: studiando i raggi cosmici con la camera a nebbia Anderson scopre il positrone: la prima particella di antimateria prevista nel 1928 da P.Dirac.In questa sezione ripercorriamo nel dettaglio i passaggi che condussero a questa scoperta che ha aperto un nuovo capitolo della fisica moderna
Attività: 5 -
Nei periodi successivi alla scoperta del positrone si succedono teorie ed osservazioni che aprono le porte di una nuova fisica. Si osserva il fenomeno della produzione di coppie, una delle conferme più spettacolari dell'equavaleza tra materia ed energia teorizzate da Einstein. Questa scoperta permette la comprensione del meccanismo di produzione degli sciami di raggi cosmici, costituiti da fotoni, elettroni e positroni che si identifica come la componente "molle" dei raggi cosmici. Nel 1937 infine Street e Stevenson,utilizzando la camera a condensazione all'Università di Harvard, ottengono immagini che mostrano con chiarezza l'esistenza di una nuova particella di massa pari a circa 200 volte la massa dell'elettrone e carica pari a quella dell'elettrone: è la scoperta del muone \( \mu \).
Attività: 4 -
Nel 1937 una nuova particella viene identificata : il muone. La struttura dei raggi cosmici che arrivano a livello del mare diviene sempre più chiara.Nel 1947 Lattes, Powell e Occhialini utilizzando un nuovo tipo di rivelatori, le emulsioni nucleari, catturano le tracce lasciate da una ulteriore nuova particella : il pione.
Fra il 1940 e il 1950 mentre la natura e le proprietà delle diverse particelle trovate nella radiazione cosmica locale venivano a poco a poco comprese cominciò ad emergere un quadro unitario di tutti i fenomeni dei raggi cosmici.
Nel frattempo la fisica delle alte energie si stava spostando negli acceleratori di particelle, dove si riusciva a studiare gli esiti delle collisioni in modo più controllato
Attività: 9 -
All'inzio degli anni '50 le diverse tessere del mosaico dei raggi cosmici avevano finalmente trovato una loro collocazione fornendo un quadro unitario dei processi che hanno luogo quando i raggi cosmici primari collidono sugli strati alti dell'atmosfera.
Attività: 9 -
Riassumeremo in questa sezione alcuni tra i principali progetti in corso sui raggi cosmiciAttività: 11 -
In questa sezione riportiamo link ad alcune risorse trovate in rete di cui riteniamo interessante tener traccia
Attività: 7