RAGGI COSMICI

3
I raggi cosmici sono particelle provenienti dallo spazio che colpiscono la Terra da tutte le direzioni, viaggiando a velocità prossime a quella della luce. Includono diversi nuclei di atomi, a partire da nuclei di idrogeno (protoni) e di elio (particelle α) fino a nuclei più pesanti come ferro e uranio, ma anche piccole percentuali di elettroni e altre particelle subatomiche. Poiché la quasi totalità dei raggi cosmici possiede una carica elettrica, essi vengono deviati dalla presenza di campi magnetici galattici e da quello terrestre; anche per questo motivo risulta molto difficile riuscirne a ricostruire la traccia e, conseguentemente, l’origine. I raggi cosmici sono suddivisi in due gruppi: raggi primari e secondari. Sono definiti “raggi primari”, i cosmici provenienti dallo spazio interstellare (La loro origine si deve a corpi celesti estremamente attivi, come stelle, supernovae, centri di galassie, buchi neri, quasar o galassie attive.). Una volta giunti in atmosfera, interagiscono con le molecole e gli atomi presenti tramite reazioni nucleari che producono uno sciame di raggi cosmici secondari, la maggior parte dei quali raggiunge la superficie terrestre. I raggi cosmici primari includono quasi tutti gli elementi della tavola periodica, come carbone, ossigeno, magnesio, silicio, ferro, uranio ma ci sono differenze importanti nelle componenti isotopiche. Ad esempio, vi è una significativa sovrabbondanza di elementi rari come litio, berillio, boro, prodotti quando raggi cosmici più pesanti come carbone, azoto ed ossigeno si sono frammentati in nuclei più leggeri a causa di collisioni con il gas interstellare. La componente primaria dei raggi cosmici ha energie che varia in un intervallo molto ampio, tra i 10 8 ev ed i 10 20 ev Per quanto riguarda i raggi cosmici con energie fino a circa 1015 ev, si pensa che essi vengano accelerati da onde d’urto conseguenti ad esplosioni di supernovae. Per quanto riguarda, invece, i raggi cosmici ad energie estreme, a causa delle interazioni con la radiazione cosmica di fondo, uno studio condotto nel 1966 da Greisen, Zatsepin e Kuz'min dimostrò che l'universo non è trasparente a protoni con energia superiore a 5 x 10 19 ev, pertanto le sorgenti di

description

raggi cosmici

Transcript of RAGGI COSMICI

I raggi cosmici sono particelle provenienti dallo spazio che colpiscono la Terra da tutte le direzioni, viaggiando a velocit prossime a quella della luce. Includono diversi nuclei di atomi, a partire da nuclei di idrogeno (protoni) e di elio (particelle ) fino a nuclei pi pesanti come ferro e uranio, ma anche piccole percentuali di elettroni e altre particelle subatomiche.Poich la quasi totalit dei raggi cosmici possiede una carica elettrica, essi vengono deviati dalla presenza di campi magnetici galattici e da quello terrestre; anche per questo motivo risulta molto difficile riuscirne a ricostruire la traccia e, conseguentemente, lorigine.I raggi cosmici sono suddivisi in due gruppi: raggi primari e secondari. Sono definitiraggi primari, i cosmici provenienti dallo spazio interstellare (La loro origine si deve a corpi celesti estremamente attivi, come stelle, supernovae, centri di galassie, buchi neri, quasar o galassie attive.). Una volta giunti in atmosfera, interagiscono con le molecole e gli atomi presenti tramite reazioni nucleari che producono uno sciame di raggi cosmici secondari, la maggior parte dei quali raggiunge la superficie terrestre. I raggi cosmici primari includono quasi tutti gli elementi della tavola periodica, come carbone, ossigeno, magnesio, silicio, ferro, uranio ma ci sono differenze importanti nelle componenti isotopiche. Ad esempio, vi una significativa sovrabbondanza di elementi rari come litio, berillio, boro, prodotti quando raggi cosmici pi pesanti come carbone, azoto ed ossigeno si sono frammentati in nuclei pi leggeri a causa di collisioni con il gas interstellare. La componente primaria dei raggi cosmici ha energie che varia in un intervallo molto ampio, tra i 108 ev ed i 1020 evPer quanto riguarda i raggi cosmici con energie fino a circa 1015 ev, si pensa che essi vengano accelerati da onde durto conseguenti ad esplosioni di supernovae. Per quanto riguarda, invece, i raggi cosmici ad energie estreme, a causa delle interazioni con la radiazione cosmica di fondo, uno studio condotto nel 1966 da Greisen, Zatsepin e Kuz'min dimostr che l'universo non trasparente a protoni con energia superiore a 5 x 1019 ev, pertanto le sorgenti di cosmici a tali energie non potrebbero trovarsi a distanze cosmologiche da noi.Quando un protone altamente energetico interagisce con i nuclei di azoto e di ossigeno che compongono latmosfera, genera particelle secondarie (soprattutto protoni, neutroni, pioni, kaoni) che a loro volta interagiscono o decadono generando ulteriori particelle (muoni, elettroni, neutrini). Molte di esse arrivano a raggiungere la superficie terrestre e sono detti raggi cosmici secondari proprio per distinguerli da quelli primari.La rivelazione della componente secondaria della radiazione cosmica di fondamentale importanza, in quanto rappresenta l'unico modo di ottenere informazioni sulle propriet dei cosmici primari di elevatissima energia. Nello studio degli sciami atmosferici estesi particolare importanza rivestono la distribuzione longitudinale e trasversale, entrambe dipendenti dall'energia del raggio cosmico primario. La distribuzione longitudinale rappresenta il numero totale di particelle che compongono lo sciame ad una data profondit atmosferica. La distribuzione laterale rappresenta la densit di particelle rilevate a terra in funzione della distanza dal centro dello sciame. La dimensione degli sciami dipende notevolmente dall'energia del primario che li ha prodotti: cosmici di elevata energia producono sciami molto estesi, le dimensioni laterali raggiunte da uno sciame atmosferico esteso possono variare da 3km (con energia 1013 ev)fino a distanze superiori a 12km (con energia 1019).Uno studio accurato della distribuzione laterale di uno sciame atmosferico esteso richiede l'installazione di array di rivelatori che ricoprano superfici pi o meno grandi. Un singolo sciame atmosferico pu colpire simultaneamente diversi rivelatori, ci ci permette di ricostruire le propriet principali di uno sciame e dedurre alcune informazioni sul primario cosmico che l'ha originato. Il ritardo temporale tra gli istanti in cui vengono colpiti i diversi rivelatori fornisce una stima della direzione dello sciame. Si soliti distinguere i raggi cosmici secondari in due componenti: una componente molle (soft ), costituita da elettroni e raggi gamma, e una componente dura (hard), costituita invece sostanzialmente da muoni e da altre particelle cariche.Per quanto riguarda la componente soft , il processo di cascata elettromagnetica ha il suo massimo di intensit tra i 15 ed i 10 km di altitudine rispetto alla superficie terrestre. I rivelatori vengono generalmente installati dentro gli edifici scolastici. Il progetto EEE nato ufficialmente nel 2004 ed basato su telescopi formati da tre rivelatori che sfruttano la tecnologia MRPC. In definitiva il progetto EEE prevede di studiare almeno tre differenti aspetti della fisica dei raggi cosmici:-i fenomeni osservati mediante lutilizzo di un singolo telescopio tramite un monitoraggio continuo del flusso;-i dati provenienti da due o pi rivelatori posizionati a distanze relative comprese tra centinaia di metri e qualche chilometro possono essere utilizzati per studiare la fisica degli sciami atmosferici estesi;-lo studio degli eventi di correlazione a grandi distanze, cio di quegli eventi in cui sciami atmosferici distinti vengono rivelati contemporaneamente da rivelatori posti anche a centinaia di chilometri di distanza l'uno dall'altro.