Liceo Classico Luigi Galvani  
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Introduzione


I Raggi Cosmici sono costituiti da particelle e nuclei atomici di alta energia (2 Gev < E < 1011Gev) che, muovendosi quasi alla velocità della luce, colpiscono la terra da ogni direzione. La loro origine e’ sia galattica che extragalattica e, secondo alcune ipotesi, i più energetici tra loro costituiscono a “cnere “ del Big Bang.

L’esistenza dei Raggi Cosmici fu scoperta dal fisico tedesco Victor Hess nel 1912. All’epoca gli scienziati si trovavano di fronte ad un problema che non riuscivano a spiegare: sembrava infatti che nell’ambiente ci fosse molta più radiazione di quella che potesse essere prodotta dalla radioattività naturale ed inoltre tale radioattività aumentava con la quota. Fu Millikan a dare a tale radiazione proveniente dal cosmo il nome di “raggi cosmici” e fu Compton ad ipotizzare, correttamente, che essi fossero composti di particelle cariche.


Lo studio dei raggi cosmici portò alla scoperta del positrone (e+) e del (m) muone, quest’ultima ad opera dei fisici italiani Conversi, Pancini e Piccioni.


Quando i Raggi Cosmici “primari” entrano nell’atmosfera terrestre e collidono con i nuclei di cui essa e’ composta danno origine ad un processo a cascata di produzione di nuove particelle: n, p, p, m. Tali particelle, a loro volta, interagiscono o decadono creandone delle altre. Il risultato e’ quello che viene chiamato “shower”, ossia sciame di particelle.


Si pensa che i Raggi Cosmici, con energie inferiori a 100 Mev abbiano una origine solare mentre quelli con energie fino a 1015 eV, siano prodotti in seguito ad esplosioni di Supernovae nella nostra Galassia. L’origine, invece, dei raggi cosmici ultra energetici (UHECRs) con energie dell’ordine di 1018 eV è, a tutt’oggi ignota anche se, come gia detto, secondo alcuni fisici esi costituirebbero la “cenere “ del Big Bang.


I raggi cosmici primari sono composti per il 90% da protoni e per il restante 10% da elettroni, fotoni, neutrini ed, in minima parte, da antimateria.


Per rilevare i raggi cosmici primari si debbono usare esperimenti posti su satelliti in orbita che riescano a “catturare” i raggi cosmici prima che questi interagiscano con l’atmosfera. In questo modo si riescono a rivelare anche i raggi cosmici di bassa energia. All’aumentare dell’ energia il flusso di raggi cosmici diminuisce, è quindi necessario avere esperimenti con grande superficie che per ovvie ragioni non possono essere posti su satellite.


Da qui l’idea di creare una rete di rivelatori MRPC ( Multi Gap Resistive Chamber) posti nelle scuole e distribuiti uniformemente su tutto il territorio nazionale.


Al livello del suolo, lo sciame è sostanzialmente composto da:

- adroni: (particelle pesanti che possono dar luogo a interazioni forti, deboli ed elettromagnetiche)
tra i quali troviamo i nucleoni ed altre particelle non stabili ma non ancora decadute perché prodotte in prossimità del suolo, come i mesoni π e K

- leptoni (particelle leggere che possono dar luogo a interazioni deboli ed elettromagnetiche)

tra i quali troviamo ad esempio i neutrini, gli elettroni e i muoni simili agli elettroni ma più massivi e penetranti, non stabili ma con vita media sufficientemente lunga da poter essere rivelati, che derivano per lo più dai decadimenti dei mesoni π e. K .

Sono proprio i muoni a costituire la componente più importante dei raggi cosmici a livello del suolo. La rivelazione di questi muoni cosmici, che trasportano un’essenziale informazione sulla configurazione dello sciame (apertura angolare, molteplicità, energia, punto di produzione) costituisce l’obiettivo dell’esperimento EEE.

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