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RADIAZIONI DALLO SPAZIO PROFONDO

(con la consulenza di Vincenzo Malvestuto)
















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Vincenzo Malvestuto è un fisico, ricercatore presso l’ISAC del Consiglio Nazionale delle Ricerche, e da molti anni si dedica allo studio dei fenomeni che riguardano la dinamica dell’oceano e dell’atmosfera, con frequenti incursioni in altri campi della fisica, ad esempio la teoria della relatività generale e speciale, la termodinamica classica e la teoria delle radiazioni emesse da corpi in movimento nello spazio vuoto. Qui di seguito offre un rapido comprensibilissimo quadro delle scoperte sulle radiazioni cosmiche succedutesi dagli inizi del Novecento fino all’anno fatidico, il 1965, quando fu scoperta per pura serendipità la radiazione fossile di fondo del Big Bang.


RADIAZIONE di FONDO e RAGGI COSMICI

Nel cuore del Parco dei Monti Simbruini c’è Campo dell’Osso. Si arriva in questa località di villeggiatura con la strada che da Subiaco sale a Monte Livata. Ma la strada prosegue oltre Campo dell’Osso, sebbene all’altezza della Monna dell’Orso diventi una traccia, in pratica una scomoda strada sterrata per chi vuole continuare in auto, mentre si trasforma in una magnifica passeggiata per chi prosegue a piedi e arriva alle Vedute da dove si gode uno dei più suggestivi paesaggi del Lazio. D’inverno poi, chi ama lo sci di fondo, potrà salire alle Vedute in un paesaggio di sogno. Poco dopo Monna dell’Orso, raggiunti i millesettecento metri, in una zona di aria pura e limpida, sulla sinistra della strada sorge un modesto edificio cilindrico in pietra, sormontato da una caratteristica cupola di metallo. A colpo d’occhio si capisce che è un osservatorio astronomico, ma la gente non è attratta da costruzioni di questo tipo; si soffermerebbe ad ammirare più volentieri un mulino a vento. Quell’osservatorio è dedicato, o forse è meglio dire era destinato, secondo quanto si legge sul cartello posto all’esterno, allo studio delle radiazioni solari.    continua...

Possiamo ammettere che la maggior parte delle persone di media cultura conosca poco o nulla della fisica delle radiazioni stellari e cosmiche. Materia difficile a cui pochi dedicano fatica mentale e tempo. Ma non è accettabile che moltissime persone credano ancora all’astrologia, come se ci fossero stelle ed altri corpi celesti dalle cui emanazioni si riceverebbero influssi ora positivi, ora negativi. O come se esistessero persone che nascono già programmate su una data lunghezza d’onda, e così destinate a ricevere malefici o benefici. Probabilmente il fascino dell’astrologia risiede in quell’aura di misteriosa sapienza perduta che l’ha resa eccelsa, e ancora oggi molti credono che trasmetta conoscenze segrete. La credono una “scienza” antichissima, tramandabile solo da iniziati a iniziati, ma non c’è mai stato uno straccio di prova concreta e documentata che l’esistenza umana riceva “indirizzi di sviluppo” dalle stelle e nei modi presunti. Ma allora, se lo stimolo che attrae gli sprovveduti è il mistero, ben più fortemente dovrebbe attrarre il mistero profondo e reale che si offre, quando volgiamo l’attenzione ai grandi eventi cosmici. Oggi la scienza vera, quella sperimentale fondata da Galileo Galilei si sforza di comprendere quei misteri che dovrebbero affascinare ben più di tanti cervellotici imbrogli. E un altro motivo ancora ci fa riflettere. In tutte le antiche religioni, i sacerdoti, che fossero druidi, egizi, ebraici o caldei non conta, comunicavano con “la divinità” in un tempio. Là incontravano, a loro dire, un’entità potente e invisibile. Ma quest’incontro era del tutto indimostrabile e fondato sulla suggestione. Ebbene, gli strumenti dell’evoluzione umana si sviluppano in modo impensabile. Oggi un altro genere di tempio, un edificio rotondo con sopra una cupola d’argento accoglie un’entità molto meno immaginaria o presunta, e molto più reale e dimostrabile, in quanto rilevabile da strumenti che permettono di verificare i risultati dell’indagine. Questa entità la chiamiamo con un termine omnicomprensivo “Radiazione”.
Fig. 1 - Osservatorio di Monte Livata
In ogni caso sia l’esplosione iniziale: il “Big-Bang”, o i raggi cosmici, sono entità che si mostrano a noi piccoli uomini come fenomeni di dimensioni talmente smisurate da risultare quasi inconcepibili. Per così dire: “il Dio della ricerca scientifica” si presenta ben più credibile di un Dio della remota antichità. Esso si cela in luoghi e forme dell’Universo che prendono nomi diversi: radiazione fossile di fondo, recessione delle galassie, espansione dell’universo. Questi aspetti della Natura venuti in luce nel corso del secolo appena concluso sono qui di seguito riassunti chiaramente, anche se rapidamente, da Vincenzo Malvestuto.

LA FORTUNA SI PRENDE GIOCO DEGLI SCIENZIATI

La radiazione cosmica di fondo fu scoperta casualmente da Penzias e Wilson nel 1965, anche se questi due ingegneri (che cercavano altro con la loro antenna) non vollero ammettere esplicitamente che si trattava dell'eco del Bing Bang, forse per paura di compromettersi impegnando la loro reputazione in una congettura che andava ben al di là delle loro competenze e della loro statura scientifica. Furono invece dei fisici di Princeton (Dicke e collaboratori) a riconoscere il significato di ciò che i due ingegneri avevano visto e ad accollarsi interamente la responsabilità di dichiarare qual era la vera origine del fenomeno osservato da Penzias e Wilson. Curiosamente, tuttavia, il Nobel fu assegnato ai due ingegneri e non ai fisici, perché questi ultimi avevano violato una ferrea norma deontologica, cioè l’obbligo di citare chi aveva per primo chiaramente formulato quella ipotesi. Si trattava del fisico di origine russa G. Gamow, che, circa 20 anni addietro, aveva avanzato per primo l’idea di una grande esplosione (Bing Bang) da cui era originato l’universo attuale, un’esplosione di cui egli aveva previsto che doveva esserci ancora in giro l’eco tangibile nella banda delle microonde. Alla luce di ciò, Penzias e Wilson furono pertanto doppiamente fortunati, la prima volta per essersi imbattuti casualmente in quella che può riguardarsi come la più sensazionale scoperta della fisica del XX secolo; la seconda volta nel vedersi assegnare il premio Nobel e a loro soltanto, pur non avendo nè capito la natura del fenomeno scoperto, nè rischiato la loro reputazione aderendo all’interpretazione che ne diedero subito i fisici di Princeton. Così i vincitori del Nobel non dovettero condividere il premio e gli onori con quelli che invece ben più di loro lo meritavano, avendo identificato l’esatto significato della radiazione di fondo scoperta da Penzias e Wilson. Si tenga bene a mente che questa radiazione di fondo è rivelabile nella gamma delle microonde, che sono onde elettromagnetiche di frequenza relativamente bassa, la graduatoria, in ordine di frequenza crescente, essendo: onde radio (lunghe, medie e corte), microonde, infrarosso, visibile (dal rosso al violetto), ultravioletto, raggi X, raggi gamma. D’altra parte, quando si parla di radiazione cosmica (o di "raggi cosmici") tout court, non ci si riferisce mica a quel tipo di radiazione di fondo che fu scoperta da Penzias e Wilson, bensì ad un altro tipo di radiazioni che sono costituite, non da microonde, ma da fasci di particelle cariche, al 95% protoni e al 5% particelle alfa (cioè 2 protoni + 2 neutroni), provenienti dal cosmo, cioè indifferentemente da tutte le direzioni, di giorno e di notte. Questi raggi cosmici, presi singolarmente, sono molto più energetici della radiazione di fondo e si pensa siano dovuti al residuo delle continue esplosioni di novae e supernovae e ad altri cataclismi che avvengono non solo nella nostra galassia. Per comodità dei lettori, vale la pena di riportare qui di seguito un breve sunto storico sull'argomento, preso da Wikipedia, da cui risulta che questo tipo di radiazione cosmica era nota fin dai primi anni del Novecento. “Dopo la scoperta della radioattività (dovuta nel 1896 ad Antoine Henri Becquerel), John McLennan ed Ernest Rutherford notarono nel 1903 che un rivelatore completamente schermato non mostrava comunque un segnale nullo, deducendone l'esistenza di una radiazione altamente penetrante. L'origine extraterrestre dei raggi cosmici è stata scoperta soprattutto grazie agli studi, indipendenti e contemporanei, dell'austriaco Victor Franz Hess e dell'italiano Domenico Pacini, quest'ultimo per mezzo di esperimenti eseguiti fra il 1906 e il 1911 e descritti in una memoria pubblicata nel Nuovo Cimento del 1912, l'austriaco per mezzo di esperimenti eseguiti fra il 1911 e il 1912 e pubblicati ugualmente nel 1912. Pacini poté escludere l'origine terrestre delle radiazioni registrandole nelle acque marine di Livorno e in quelle del lago di Bracciano; Hess registrandone l'aumento dell'intensità per mezzo di un pallone aerostatico. Per confutare l'ipotesi che tale radiazione provenisse dalla Terra, Albert Gockel effettuò nel 1910 misure fino all'altezza di 5 km. Victor Franz Hess vinse il Premio Nobel per la fisica nel 1936 per le sue pionieristiche ricerche nel campo della radiazione cosmica. Egli e Wener Kolhorster effettuarono ulteriori misure negli anni a seguire (1911-1914), fino all'altezza di 9 km, utilizzando palloni aerostatici. Dopo Hess, fu Robert Millikan, nel 1925, ad interessarsi a questa radiazione, e a lui si deve il nome “raggi cosmici”: egli riteneva che fossero composti principalmente da raggi gamma. Arthur Compton ipotizzò, al contrario, che fossero composti da particelle cariche. Successive misurazioni dimostrarono la validità di questa seconda ipotesi. La distribuzione delle radiazione, infatti,variava con la latitudine magnetica, come ci si attende per le particelle cariche sotto l'influenza del campo geomagnetico terrestre. Nel 1930 il fisico italiano Bruno Rossi notò che, se la carica delle particelle era positiva, esse dovevano provenire in maniera preferenziale da Est. Toccò a Thomson dimostrare sperimentalmente la giustezza dell'idea dell'italiano. Nei primi anni '60 il fisico italiano Giuseppe Cocconi, lavorando al Brookhaven National Laboratory, fu il primo ad ipotizzare che i raggi cosmici altamente energetici fossero di provenienza extragalattica. Tale ipotesi venne in seguito confermata.” Tornando al punto da cui ha preso le mosse questo rapido excursus sulle radiazioni extragalattiche, dobbiamo segnalare una lodevole iniziativa che viene portata avanti da alcuni anni, e che è tutta racchiusa nella breve frase poetica che dà vita al progetto:“Il parco delle stelle”. L'inquinamento luminoso ha offuscato i cieli delle città, mentre le aree naturali offrono ancora lo spettacolo del firmamento immutato. I parchi naturali rappresenteranno delle oasi di buio per le generazioni future, Solo in queste zone sarà possibile, osservare il cielo notturno com’è stato sempre osservato in passato. Allo scopo di valorizzare questi luoghi idonei a divenire punti di osservazione astronomica, l'Ente Parco dei Monti Simbruini e l'associazione ASTRiS (Associazione Astrofili del Gruppo Telecom Italia), hanno sottoscritto un protocollo d’intesa che ha dato luogo alla nascita del primo "Parco delle Stelle" nell'ambito della Regione Lazio. È un’importante iniziativa culturale e scientifica che, oltre a valorizzare l’area, consentirà ai cittadini, alle popolazioni scolastiche dei Comuni della zona, così come ai turisti, di tornare di notte nel parco ad ammirare il firmamento e la Via Lattea che in altri luoghi sono scomparsi per l'eccessiva illuminazione diffusa verso l'alto. A tale scopo l’osservatorio astronomico di cui abbiamo parlato all’inizio fornirà un ottimo supporto ed il suo uso per l’educazione scientifica dei giovani ci pare la migliore delle utilizzazioni possibili.



Piero Angelucci - abarcheo@inwind.it


 
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