Gli osservatori in alta quota

I contenuti di questo paragrafo sono tratti da
- Asimmetrie , trimestrale INFN, n.10
- L'enigma dei raggi cosmici - De Angelis - iBlu

La fisica moderna, forse è cosa poco nota, deve moltissimo alla montagna. Nella prima metà del '900 proprio presso le stazioni di ricerca ad alta quota si sono svolte ricerche pionieristiche che hanno prodotto una rapidissima accelerazione nello sviluppo della conoscenza scientifica. 

Gli anni successivi alla scoperta dei mesoni, che aveva messo in subbuglio la fisica mondiale nell'immediato dopoguerra, mostrarono un rapido sviluppo dei gruppi di ricerca che si occupavano dei raggi cosmici e dello sviluppo delle tecniche di rivelazione che sfruttavano contemporaneamente emulsioni nucleari e camere a nebbia. 

Divenne ben presto evidente che era necessario attrezzare laboratori sulle montagne per studiare i raggi cosmici: sopra i 3.000 metri infatti, il ridotto strato di atmosfera e la minore intensità della radiazione
di origine terrestre, permettono di rivelare le diverse componenti della radiazione secondaria prodotta dall'interazione dei raggi cosmici primari con i nuclei dell'atmosfera prima che decadano. 

In Europa L'Italia, la Francia e l'Unione sovietica in particolare si dotarono di tali laboratori.Per quanto riguarda l'Italia il gruppo di fisici guidato da Gilberto Bernardini con Pancini, Conversi ed Edoardo Amaldi costruì il laboratorio Testa Grigia di Cervinia. Il laboratorio, mostrato qui a fianco all'epoca, era stato collocato nel posto più alto d'Italia che fosse in teoria raggiungibile tutto l'anno, a 3.505 metri. Era collegato con il fondo valle tramite la più alta funivia d'Europa inaugurata nel 1938. Costruito in legno e alluminio per permettere la massima penetrazione dei raggi cosmici, doveva però resistere a venti fortissimi e metri di neve in inverno. Venne inaugurato nel 1948 e formò la scuola di Torino.

Nel 1950 la SADE (Società Adriatica di Elettricità) che allora aveva il monopolio nel Triveneto della produzione e della distribuzione di energia elettrica, iniziò la costruzione di una diga per ottenere energia idroelettrica immagazzinando le acque del disgelo della Marmolada presso il Pian Fedaia, alla quota di circa 2000 metri. Per iniziativa di Antonio Rostagni di Padova fu costruito ai piedi del versante nord della Marmolada un laboratorio per lo studio dei raggi cosmici che poteva disporre di grandi quantità di energia elettrica. Fu quindi possibile sistemarvi un grande elettromagnete costruito all'uopo dall'ing. Someda. 

Qui di fianco si riporta la foto della capanna che ospitava il laboratorio. La foto è tratta dall'articolo "Quando i grandi fisici erano in Marmolada" , pubblicato su l'Adige il 01/03/2012.

La vita in questi laboratori richiedeva, oltre a una grande passione per la ricerca scientifica, una buona dose di spirito di avventura e la disponibilità a lavorare in condizioni disagiate, il che, a dire il vero, vale ancora oggi. "I laboratori di montagna [...] diventarono in quegli anni dei punti di incontro di giovani fisici provenienti da molti paesi - scrive Edoardo Amaldi - La vita in comune nelle baracche di montagna e il coordinamento di esperimenti progettati da gruppi diversi furono gli elementi che spianarono la strada all'idea di collaborazioni più ampie ed ambiziose”. Tra quei giovani fisici, vi furono scienziati di valore altissimo e molti di loro furono in seguito insigniti del premio Nobel: basti ricordare Robert Millikan (1923), Arthur Compton (1927), Carl Anderson (1936), Enrico Fermi (1938), William Blackett (1948), Cecil Powell (1950); 

Negli anni successivi, tuttavia, si cominciava ad affermare la tecnologia degli acceleratori di particelle che consentiva di effettuare misure in condizioni controllate e per qualche decennio la fisica dei raggi cosmici uscì dai riflettori. 

Oggi, pur nell'era degli acceleratori di particelle, dei satelliti e dell'esplorazione spaziale, i laboratori di alta quota costituiscono ancora luoghi di eccellenza per la ricerca scientifica, per la calibrazione di strumenti, per la validazione di dati ottenuti dai satelliti. Tuttora gli esperimenti sui raggi cosmici condotti in alta quota permettono di osservare reazioni di altissima energia, di diversi ordini di grandezza superiore a quella raggiungibile con i più potenti acceleratori oggi esistenti (Lhc a Ginevra, in Svizzera, e Tevatron a Chicago, negli Stati Uniti). L'Infn è impegnato nell'esperimento Argo a Yangbajin, in Tibet, per lo studio dei gamma ray burst, raggi gamma energetici di origine ancora sconosciuta e nell'esperimento Auger, in Argentina, per lo studio degli sciami atmosferici prodotti da raggi cosmici di altissima energia. E si è concluso recentemente l'esperimento Slim a Chacaltaya, in Bolivia, per la ricerca di monopoli magnetici e particelle strane provenienti dall'Universo primordiale. 

In alta quota sono installati i grandi telescopi Cherenkov (Magic, Hess di cui parleremo in seguito), i telescopi a muoni per la previsione del "tempo spaziale” (space weather forecast), e molti dei neutron monitor per il monitoraggio della variazione dell'intensità dei raggi cosmici legata all'attività solare.

Il n.10 di Asimmetrie riporta sia una mappa dei laboratori in quota nel mondo sia un elenco delle principali scoperte realizzate nei laboratori in alta quota.