RAGGI COSMICI

I raggi cosmici sono qualche cosa con cui abbiamo a che fare in continuazione e con cui il nostro corpo interagisce da sempre anche se non ce ne rendiamo conto.

Che cosa è la materia? Che cos’ è un atomo?

Ogni atomo è formato da un nucleo (neutroni + protoni) e da una nuvola di particelle negative (dette elettroni).

I raggi cosmici sono nuclei di atomi completamente ionizzati (cioè che hanno perso tutti i loro elettroni) e che sono stati accelerati a velocità vicine a quelle della luce ovvero 300.000 Kilometri/secondo. Le particelle che formano i raggi cosmici provengono da ogni direzione dello spazio e formano una vera e propria “pioggia” che colpisce continuamente il nostro pianeta.

Quando i raggi cosmici colpiscono l’atmosfera terrestre formano sciami di particelle secondarie, avviene una vera e propria divisione, non tutti gli sciami riescono a giungere a terra, ma solo quelli più energetici. .

Si può affermare che i raggi cosmici hanno varie origini, quelli a bassa energia vengono dal nostro Sole e sono prodotti dalle eruzioni solari. Quelli ad alta energia invece hanno una origine molto più distante, si pensa che provengano dalle Supernovae (da ciò che rimane dell’esplosione di una stella massiccia). La materia eiettata dall’esplosione di una stella, si espande nello spazio entrando in contatto con altra materia e ne accelera i nuclei, questo evento genera raggi cosmici. Un altro tipo di sorgente di raggi cosmici sono i buchi neri che si trovano al centro delle galassie, il buco nero divorando la materia circostante emette getti di materia a velocità prossime a quelle della luce.

4) Contatore geiger

l’apparecchio più usato per deboli radioattività, basato sull’effetto di ionizzazione dei gas, è il contatore Geiger e Muller.

Esso è uno strumento che serve a rilevare la presenza, in un ambiente, di particelle α e β, di protoni e altre particelle elettricamente cariche. Il contatore è costituito da un tubo metallico chiuso alle estremità e contenente gas a bassa pressione. Un filo di tungsteno, teso lungo l’asse del contenitore e da esso isolato, viene mantenuto ad un potenziale positivo di poco inferiore al potenziale di carica rispetto al tubo. Il filo e il contenitore, detti anodo e catodo, sono connessi esternamente ad un circuito che comanda un contatore di impulsi elettrici. Quando una particella carica passa attraverso il tubo ionizza il gas, provocando, tra filo e involucro, una breve scarica elettrica, che viene segnalata dal circuito esterno.

5) Camera a nebbia

La camera a nebbia è uno strumento di rilevazione di particelle elementari ideato da Thomson nel 1899.

Struttura

La base dell’apparecchio è costituita da una ventola, munita di piastre Peltier. Essa è sormontata da una scatola sulla cui sommità è posizionata una spugna impregnata di alcool isopropilico. Al di sopra della scatola viene posta una boule di acqua calda. Un qualsiasi oggetto viene posizionato all’interno della scatola.

Funzionamento

Grazie al calore fornito dalla boule di acqua calda l’alcool isopropilico evapora, generando una nebbiolina trasparente che viene mantenuta dallo sbalzo termico generato dalle piastre Peltier. Colpendo l’oggetto situato all’interno della scatola la traiettoria dei raggi cosmici viene deviata. Essi, attraversando la nebbia tendono a condensarla, generando una scia di “goccioline” visibili a occhio nudo.

6)ArduSiPM

ArduSiPM è un sistema opportunamente assemblato in grado di funzionare come rilevatore di particelle con un sistema di acquisizione dati Hardware e Software. Lo scopo dell'esperimento è verificare la presenza di raggi cosmici nell'ambiente circostante e, nello specifico, sullo scintillatore che è collegato ad un fotomoltiplicatore. Esso trasforma il segnale della particella in un segnale elettrico che viene elaborato dalla shield ArduSiPM collegata ad Arduino 2, che passa il segnale al PC. Infine, con un apposito software, questi dati vengono riportati in grafici.

Ci sono cinque grafici:

1. in ogni secondo quale è l’energia delle particelle

2. in ogni secondo quante particelle arrivano

3. numero particelle per ogni rivelazione

4. quante volte è stato rilevato un dato valore di energia

5. rilevazione istantanea