di Annalisa Vitelli e Andrea Cappella (4ªS2)
I laboratori leader nella ricerca della fisica delle particelle, tra cui il DESY (in Germania) e il Fermilab (negli Stati Uniti), hanno dato la possibilità a migliaia di studenti nel mondo, di partecipare all’International Cosmic Day (ICD), un evento svoltosi il 26 novembre, con l’obiettivo di far nascere nei giovani la curiosità verso il mondo della ricerca scientifica, oltre che per la fisica delle particelle elementari.
Le classi quarte dell’indirizzo scientifico, che hanno intrapreso il PCTO OCRA, coordinato per la sede INFN di Napoli dalla ricercatrice Carla Aramo, sono state coinvolte in questa giornata dalle docenti di fisica Bruna Varrone e Giovanna Martiniello. Insieme ad altre scuole campane si sono ritrovate nell’aula Caianiello della facoltà di Fisica presso la Federico II di Napoli, dove hanno avuto la possibilità di trascorrere una giornata da studenti-ricercatori. Una prima parte della mattinata è stata dedicata all’ascolto delle lezioni delle professoresse Laura Valore e Roberta Colalillo sui raggi cosmici e sul funzionamento del Cosmic Ray Cube (CRC), in modo che gli studenti fossero in grado, in una fase successiva, di utilizzare il rivelatore di raggi cosmici e comprendere le informazioni misurate.
Questa seconda fase ha visto i ragazzi impegnati come ricercatori nella misurazione del flusso muonico in funzione dell’angolo di Zenit (angolo di traiettoria muonica rispetto alla perpendicolare locale), con l’obiettivo di studiare il grafico rate-inclinazione θ (ovvero numero di particelle per secondo per l’angolo di inclinazione dello strumento) confrontandolo con il grafico teorico di cos²(θ). I muoni sono particelle prodotte a 15km di altezza al livello della troposfera dall’interazione di particelle cosmiche con atomi dell’atmosfera (soprattutto azoto), che viaggiano ad una velocità prossima a quella della luce con una traiettoria più o meno lunga in base all’angolo di incidenza. La variazione dell’angolo permette di capire quanta strada i muoni compiono nell’atmosfera: se θ tende a 0° (quindi la traiettoria è più vicina alla perpendicolare della superficie terrestre) avranno attraversato una fetta minore di materia e la probabilità che le particelle non decadano interagendo con essa, è maggiore quindi il numero di particelle che attraversa il ricevitore è massimo; viceversa quando tende a 90° è minimo.
Di seguito i risultati della nostra misura confrontati con i valori teorici:
Lo studio di queste particelle è essenziale per risalire agli eventi che li originano, in quanto i muoni, avendo una massa relativamente grande, non subiscono la forza di attrazione dei campi magnetici e la loro traiettoria risulta invariata e lineare. La maggior parte della ricerca si basa sulla raccolta dati e in questo caso è di interesse il numero di muoni che, in un determinato intervallo di tempo, attraversavano il rivelatore posto a diverse inclinazioni; l’analisi dei dati è importante per la loro diffusione perciò, tramite l’uso di fogli di calcolo, ogni scuola ha costruito tabelle e grafici sulla distribuzione degli eventi misurati con l’aiuto dei professori e ricercatori presenti. Al termine della giornata, tutti i lavori sono stati organizzati e presentati in una diretta, moderata dai professori del progetto, con altre scuole italiane e straniere.
L’International Cosmic Day si è rivelato un’occasione preziosa per avvicinare noi studenti al mondo della fisica delle particelle e della ricerca scientifica, ci ha permesso di vivere un’esperienza concreta di analisi e sperimentazione. Attraverso attività pratiche e collaborazioni con ricercatori esperti, i partecipanti hanno potuto comprendere l’importanza dei raggi cosmici e del loro studio, acquisendo competenze scientifiche e metodologiche utili per il nostro futuro.
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