Che energie hanno i raggi cosmici primari?

La risposta è nella figura qui a fianco che mostra per ogni energia il numero di RC primari e quindi sostanzialmente protoni, che attraversano, in 1 secondo, un'area di 1 metro quadrato, provenendo da direzioni comprese in un angolo solido unitario, cioè in 1 steradiante.
Come si vede, i raggi cosmici coprono un grandissimo intervallo in energia, arrivano fino a 1021 eV (se un grammo d'acqua assorbisse tutta questa energia, la sua temperatura crescerebbe di 15 °C!) ma
sono sempre più rari all'aumentare dell'energia.
Il loro flusso diminuisce assai rapidamente, con un grafico che in scala logaritmica appare rettilineo a tratti, ma con cambi di pendenza in corrispondenza delle regioni convenzionalmente indicate come "ginocchio” e "caviglia”.

La prima croce delimita la regione di bassa energia, dove i RC subiscono l'influenza dell'attività solare variabile nel tempo, mentre la parte tratteggiata indica la nostra ignoranza sull'andamento della distribuzione alle altissime energie.

La diminuzione del flusso segue una legge di potenza de tipo n=E-α  dove α=2,7 fino al ginocchio, α=3,1 tra il ginocchio e la caviglia per poi tornare nuovamente pari a α=2,7 dopo la caviglia.

Come si vede dalla figura, contando le particelle con energia superiore a 1011 eV, oppure a 1018 eV, si passa da una particella a metro quadro al secondo a 1 particella a km2 all'anno, cioè con un fattore di riduzione pari a circa 30 mila miliardi!
Energie così elevate non si possono raggiungere con gli acceleratori, nemmeno col Large Hadron Collider
(Lhc) del Cern. Tuttavia Se gli acceleratori perdono la gara in energia, la vincono però in intensità e questo permette di misurare con maggior dettaglio e precisione le caratteristiche delle interazioni.
Proprio per sfruttare la conscenza sulle proprietà della materia che possono venirci dai raggi cosmci energetici sono oggi molti gli osservatori a terra e in cielo che stanno operando in quest'ambito.

La figura a fianco mostra alcuni degli esperimenti in corso ed il range di energie in cui operano.

Ultime modifiche: giovedì, 17 dicembre 2015, 10:56