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Raggi Cosmici a Casa

Il modulo di Giornalismo e Comunicazione della Scienza dello Stage 2017/2018 si è concentrato sull’argomento Raggi cosmici, seguendo alcune delle lezioni del modulo di Astrofisica. I ragazzi hanno realizzato vari prodotti di comunicazione scientifica tra cui questa pagina web dedicata alle scuole in cui si racconta come realizzare una camera a nebbia costruita in casa o come trasformare il tuo smartphone in un rivelatore di raggi cosmici.

 

Ogni giorno, in ogni momento, siamo bombardati da una pioggia di particelle energetiche provenienti dal cosmo: i raggi cosmici, le più energetiche hanno un’energia equivalente a quella di una pallina da tennis scagliata a circa 100 km/h concentrata in un punto infinitesimale. Questi raggi hanno diversi effetti anche sulla Terra tra i quali il malfunzionamento del tuo smartphone, così come sono una delle cause per cui l’uomo non riesce ad arrivare su Marte. Il loro studio è uno dei fulcri della ricerca scientifica e l’origine della fisica delle particelle elementari. E’ possibile grazie a nuovi metodi creare una camera a nebbia fai da te e trasformare il tuo smartphone in un rilevatore di raggi cosmici così da poter avere una fisica tanto complessa quanto affascinante a portata di mano o di un click.

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Immagine che rappresenta i Raggi Cosmici che attraversano l’atmosfera, Credit: © NSF/J. Yang

I raggi cosmici sono stati scoperti da Hess nel 1912 con esperimenti ad alta quota. Sono particelle energetiche provenienti dall’universo, alla quali è esposta la Terra e tutti i corpi celesti, nonché i satelliti e gli astronauti in orbita spaziale. La loro natura è molto varia, così come varia è la loro origine: il Sole, le altre stelle, e tutti i fenomeni energetici come novae, supernovae, fino ad oggetti remoti come i quasar

Possono quindi essere rivelati da professionisti con macchinari appositi, ma non solo. È possibile, quindi, rivelare i raggi cosmici anche con degli strumenti fai da te: “La camera a nebbia” o “Lo smartphone“.

Per costruire una “Camera a Nebbia” abbiamo bisogno di:

  • Un contenitore trasparente di circa trenta centimetri di diametro
  • Due vaschette d’alluminio, per contenere la ciotola capovolta
  • Un mattoncino di spugna per fioristi
  • Alcool isopropilico
  • Ghiaccio secco
  • Un tubetto di silicone e nastro isolante
  • Forbici
  • Un chiodo
  • Un accendino
  • Pinze
  • Una siringa
  • Una lampada
  • Guanti da forno
  • Un cartoncino nero

Procedimento:

Ritagliamo la spugna in modo che si adatti al fondo della ciotola, e la incolliamo a quest’ultima. Ritagliamo quindi, un disco più ampio del nostro contenitore, e lo fissiamo ad esso con del nastro isolante. Scaldiamo il chiodo con un accendino tenendolo con le pinze, e una volta arrivato a temperatura lo usiamo per forare la ciotola sul fondo, così da inserire 150ml di alcool con la siringa nella spugna (è necessario evitare che l’alcool sgoccioli all’interno della ciotola poiché l’esperimento potrebbe non riuscire). Versiamo quindi del ghiaccio secco nel secondo vassoio e mettiamo il contenitore capovolto all’interno di questo, cosicché avvenga la condensazione dei dell’alcool fino a riempire la ciotola. A questo punto per osservare i raggi cosmici è necessario svolgere l’esperimento in una stanza buia e illuminando la camera di lato con una lampada da tavolo e disponendo un fondo nero dalla parte opposta rispetto a quella dalla quale si guarda. A questo punto inizialmente si può vedere semplicemente una nebbiolina di alcool che cade e successivamente dovrebbero apparire le tracce delle particelle cariche come condensazioni filiformi nella nebbiolina.

Video preso da Giovanni Organtini e riadattato

Come realizzare un rivelatore di raggi cosmici con il tuo smartphone:
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Rappresentazione dei Raggi Cosmici rilevati dallo Smartphone, Credit: © Syda Productions.

I sensori delle fotocamere degli smartphone possono essere usati come rivelatori di radiazione e quindi di raggi cosmici, questo è possibile grazie all’installazione di un’app, la quale prende il nome di Crayfis. L’app è stata creata da due ricercatori californiani, Mike Mulhearn della UC Davis e Whiteson, quindi ha base scientifica. Una volta installata l’app, è necessario coprire l’obiettivo della fotocamera con un nastro adesivo nero e posizionare lo smartphone orizzontalmente. A questo punto il software scatterà delle foto in automatico e ad intervalli regolari, selezionando i campioni contenenti tracce di raggi cosmici e segnalandone quelli che hanno registrato una traccia reale. Nella registrazione della traccia saranno quindi presenti più parametri fisici, quali la latitudine, la longitudine, e il campo magnetico. È consigliabile usare un secondo cellulare per il software poiché la registrazione di questi dati in un intervallo di tempo piuttosto ampio fa sì che la batteria si scarichi molto velocemente.

Scaricare l’app dal sito del centro di Astrofisica del Winsconsin Icecube https://wipac.wisc.edu/learn.