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La curiosità del mese

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Come correre il Megaparsec in 1000 secondi

La curiosità del mese di luglio 2009 a cura di Gabriele Ghisellini


Fig. 1 - Victor Hess alla partenza del suo volo in mongolfiera, durante il quale dimostrerà l’esistenza dei raggi cosmici. Per saperne di più: http://it.wikipedia.org/wiki/Raggi_cosmici
Fig. 1 - Victor Hess alla partenza del suo volo in mongolfiera, durante il quale dimostrerà l’esistenza dei raggi cosmici. Per saperne di più:
http://it.wikipedia.org/wiki/Raggi_cosmici

Scusa, ma non si capisce nemmeno il titolo!
Lo so, è fatto apposta per incuriosire...
Allora, cominciamo con il Megaparsec.
È una distanza che usano gli astronomi... Equivale a circa 3 milioni di anni luce.
Cioè è la distanza che la luce percorre in 3 milioni di anni...
E cosa c’entra il correre? mica possiamo "correre il Megaparsec"...
Noi no, ma ci sono delle particelle strane che sí, percorrono questa distanza, anzi, in realtà fanno anche più strada. Si chiamano raggi cosmici.
Sa di guerre stellari. Fanno male?
Di solito no. Pensa che ad ogni istante ce ne sono decine che attraversano il nostro corpo...
Però non sono tutti uguali: ce ne sono tanti con energia bassa, pochi con energia alta, e pochissimi con energia altissima...
E di cosa sono fatti?
Sono protoni o nuclei di atomi come il ferro. Quindi sono piccolissimi.
È per questo che quelli che ci attraversano non ci fanno poi un gran male. Anche se dicono che possono essere tra i responsabili delle mutazioni..

Fig. 2 - La prima prova dell’esistenza del positrone (cioè  dell’anti-elettrone), scoperto nel 1932 da Carl Anderson, e confermato subito dopo da Beppo Occhialini. Per saperne di più: http://it.wikipedia.org/wiki/Positrone
Fig. 2 - La prima prova dell’esistenza del positrone (cioè dell’anti-elettrone), scoperto nel 1932 da Carl Anderson, e confermato subito dopo da Beppo Occhialini. Per saperne di più: http://it.wikipedia.org/wiki/Positrone

O mamma, ci fanno OGM? (Organismi Geneticamente Modificati, ndr)
Ma no, gli OGM sono modificati dall’uomo, qui è tutto naturale.
Però "naturale" non vuol dire sempre "innocuo".
Pensa che i raggi cosmici più energetici, pur essendo dei protoni, hanno la stessa energia di una palla da tennis che va a 100 km all’ora...
E quando li hanno scoperti?
Circa un secolo fa.
Ci si era accorti di qualcosa di strano, di qualcosa che somigliava alla radioattività (che era stata appena scoperta). Per questo si pensava che provenisse dalla terra.
Allora Victor Hess, nel 1912, ha avuto l’idea di andare in mongolfiera per vedere se questa cosa strana diminuisse con l’altezza (Fig. 1).
L’idea era: se à prodotta dalla Terra, allora questo tipo di "radioattività" dovrebbe diminuire andando in alto... Invece ha trovato che aumentava.
E così ha scoperto che questi "raggi" venivano da fuori, dal "cosmo". Raggi cosmici, appunto.
Scusa, ma a noi comuni mortali perchà dovrebbero interessare, questi raggi cosmici?
Per almeno due buoni motivi.
Il primo è che sono dei messaggeri da altri mondi, al pari della luce prodotta da altre stelle, da altre galassie.
Il secondo è che sono le particelle più energetiche che conosciamo.
Pensa che il CERN, che serve ad accelerare le particelle, non arriva neanche lontanamente vicino alle energie che misuriamo nei raggi cosmici. E infatti, è proprio con i raggi cosmici che per esempio abbiamo scoperto l’antimateria (Fig. 2). Quando non c’erano gli acceleratori, si usavano i raggi cosmici...

Fig. 3 - Francobollo commemorativo del progetto AUGER, il più grande strumento per la rivelazione dei raggi cosmici, situato in Argentina. La scritta 10 elevato alla 20 eV corrisponde all’energia dei raggi cosmici più energetici. Per saperne di più:  http://www.auger.org/
Fig. 3 - Francobollo commemorativo del progetto AUGER, il più grande strumento per la rivelazione dei raggi cosmici, situato in Argentina. La scritta 1020 eV corrisponde all’energia dei raggi cosmici più energetici. Per saperne di più: http://www.auger.org/

E allora perchè adesso spendiamo così tanti soldi per il CERN, se i raggi cosmici sono meglio?
Non ho detto che sono meglio, ho detto che possono avere delle energie anche molto più grandi di quelle che si possono fare al CERN.
Ma anche ad energie più piccole i raggi cosmici sono pochi e sparpagliati.
Invece al CERN ne posso fare tanti e concentrati. E questo fa tutta la differenza.
E adesso come si fa a studiare i raggi cosmici?
Adesso ovviamente non ci si accontenta più di andare in mongolfiera.
Quelli di altissima energia sono rari, però sono anche quelli più interessanti. E misteriosi. Dopo un secolo non sappiamo ancora chi li fa.
Siccome sono rari, bisogna avere degli strumenti grandissimi per riuscire a vederne uno ogni tanto. Ma proprio ogni tanto..
Pensa che in Argentina hanno sparpagliato migliaia di strumenti su un’area di migliaia di km quadrati... E di questi raggi cosmici iper-energetici ne vedono solo una ventina all’anno....
Senti, mi hai fatto dimenticare il titolo: cosa c'entra con quello che mi stai raccontando?
C’entra, c’entra.
Ci sono buone probabilità che i raggi cosmici più enegetici siano dei protoni.
Se questo è vero, allora, per avere l’energia che misuriamo, dovrebbero nuoversi quasi alla velocità della luce.
Pensa che la loro velocità sarebbe lo 99, 999 99999 99999 99999 995 per cento della velocità della luce.
E allora? Tu mi hai detto che la luce ci impiega 3 milioni di anni per percorrere un Megaparsec. Quindi questi raggi cosmici ci metterebbero lo stesso tempo, anzi, un pizzico di più.
Vero, se chi tiene l’orologio sei tu che li guardi andare in giro.
Ma se l’orologio lo tengono loro, cioè i raggi cosmici, allora ci mettono solo 1000 secondi!
Ma vah!
Ma si, è tutto vero... Se è vera la relatività di Einstein, allora succede che i due orologi segnano dei tempi diversi, e per i raggi cosmici correre un megaparsec è una faccenda che sbrigano in un quarto d’ora...
Altro che Usain Bolt!

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