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Eccellenze scientifiche alle Canarie: la rete di telescopi Cherenkov nell’isola di La Palma

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Il nome di Pavel Čerenkov è ormai destinato ad legarsi a quello dell’isola di La Palma. Era un fisico russo (scomparso nel 1990) che vinse il Premio Nobel nel 1958 per aver scoperto un effetto elettromagnetico che, tra l’altro, si produce nell’atmosfera terrestre quando vi penetrano particelle ad altissima velocità ed energia provenienti dallo spazio. Un effetto che da lui prende il nome: la Radiazione Cherenkov. Ebbene sull’isola di La Palma sono già istallati alcuni telescopi destinati in modo specifico allo studio di questa radiazione ed è in marcia un progetto di rilevanza scientifica mondiale per installarvi un’intera rete di telescopi di questo tipo.

È un trentennio ormai che l’area osservativa delle isole di Tenerife e La Palma è uno dei tre punti al mondo (insieme alle Hawaii e alle montagne del Cile) scelti dalle principali istituzioni astrofisiche per l’installazione dei loro telescopi. Nei due osservatori del Teide (a Tenerife) e del Roque de los Muchachos (a La Palma) sono concentrati telescopi per lo studio del Sole, del nostro sistema solare, della nostra galassia, di altre galassie dell’universo e anche di altro…

Infatti, se ci riflettiamo bene, “osservare un oggetto” significa di fatto analizzare le proprietà della luce che riceviamo da esso e quindi determinare indirettamente le sue proprietà. Infatti quando, per esempio, diciamo che il Sole e le altre stelle sono costituiti da elementi come idrogeno, elio, calcio, ferro etc. o quando diciamo che un pianeta è gassoso o roccioso, che una stella che esplode lo fa in un certo modo ecc., è evidente che non siamo andati “sul posto” per ottenere queste informazioni. Le abbiamo invece ricavate analizzando la luce (cioè la radiazione) che giunge a noi da lontano. La cosa più semplice è quella di ricostruire un’immagine, cioè “fare una foto”, dell’oggetto che si vuole studiare. Ma un’analisi più complessa della luce che riceviamo ci permette di ricavare molte altre proprietà che vanno ben oltre l’aspetto dell’oggetto celeste osservato. Possiamo per esempio ricostruire di cosa è fatto, come funziona, come evolve etc.

Dove sta allora l’importanza della radiazione scoperta da Pavel Čerenkov?

Il fatto è che dall’universo che ci circonda non riceviamo solo “luce” ma anche “particelle”. In realtà molte di queste particelle sono “raggi gamma”, cioè pacchetti di luce con un’energia talmente alta che il loro comportamento può essere di fatto assimilato a quello di particelle di materia. Sono ciò che gli astrofisici chiamano “raggi cosmici”, un nome che evoca la loro provenienza dallo spazio profondo.

Queste particelle che ci giungono da ogni direzione sono caratterizzate da un’altissima velocità ed energia e vengono prodotte in fenomeni come, per esempio, le esplosioni di stelle. E allo stesso modo di quello che si fa con la luce, analizzando le loro caratteristiche è possibile determinare indirettamente le proprietà delle zone dell’universo da cui provengono. Il problema è che mentre la radiazione luminosa ci giunge in “fasci” e quindi perfino le radiazioni luminose più deboli sono formate da un numero comunque grande di fotoni, questi “raggi cosmici” ci giungono come particelle isolate e quindi è molto difficile intercettarle per poter analizzare le loro caratteristiche. Ed è qui che interviene il signor Čerenkov con la sua scoperta che gli valse il Premio Nobel per la Fisica nel 1958.





Quello che scoprì Pavel Čerenkov è un effetto simile a quello che produce un aereo quando attraversa l’aria con una velocità superiore a quella del suono. Diciamo che l’aereo “rompe il muro del suono” e si genera un’onda d’urto sonora: il “bang” che si può ascoltare da terra. Ebbene questi “raggi cosmici” possono arrivare a viaggiare a velocità superiori a quella della luce nell’atmosfera. Possibile? Certo! I famosi 300 mila chilometri al secondo sono il valore della velocità della luce nel vuoto, ma quando la luce attraversa l’acqua, l’aria o un qualsiasi atro mezzo, la sua velocità diminuisce. È quindi impossibile per una particella viaggiare nel vuoto ad una velocità superiore a quella della luce, ma è perfettamente possibile che viaggi nell’atmosfera terrestre con una velocità superiore a quella della luce nell’aria. E quando questo avviene si produce un effetto simile a quello della rottura del muro del suono, però in questo caso non si tratta di un effetto sonoro ma di un effetto luminoso. Non un “bang” ma un “lampo di luce azzurrognola”. L’effetto o radiazione Cherenkov appunto, dal nome del suo scopritore.

La maggior parte dei “raggi cosmici” di cui abbiamo parlato attraversa la nostra atmosfera senza scontrarsi con le particelle che la formano. Ma quando invece si verifica un urto, si produce, ad una altezza di una decina di chilometri, un effetto a cascata di luce e particelle: il “lampo azzurro” di Čerenkov che arriva al suolo in forma di un cono di luce del diametro di un paio di centinaia di metri. È quindi questo cono di luce che possiamo osservare, e dalle sue caratteristiche risalire alle caratteristiche della particella che lo ha prodotto, e di lì alle proprietà del luogo dell’Universo da cui la particella proviene.

Ed arriviamo quindi, finalmente, alle Canarie e a La Palma.

Appena si entra nell’area dell’Osservatorio del Roque de Los Muchachos, la prima cosa che colpisce l’occhio del visitatore sono alcune parabole composte da specchi di forma poligonale a cielo aperto. Sono i telescopi del consorzio MAGIC, il cui scopo è precisamente quello di osservare e studiare il cono di luce di cui abbiamo parlato, prodotto finale della collisione dei raggi gamma con l’atmosfera terrestre. MAGIC è un consorzio scientifico in cui la comunità scientifica italiana è presente in modo importante.

I due telescopi attualmente già costruiti sono, con i loro 17 metri di diametro, i più grandi del mondo di questo genere. Ma presto saranno in buona compagnia. È stata approvata infatti la costruzione, nella stessa zona, di una rete di ben 19 nuovi telescopi di questo tipo. I quattro più grandi avranno un diametro di 23 metri ciascuno, mentre gli altri quindici un diametro di “soli” 12 metri. Un grande “occhio” modulare per scrutare il cielo dell’emisfero nord dal tetto di La Palma. Un “occhio Cherenkov” che potrebbe aiutare a migliorare la nostra conoscenza delle zone meno conosciute del nostro Universo.

Gianni Mainella

gmainella65@yahoo.es





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