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Da dove provengono i nuclei atomici dell'universo a più alta?

Il progetto Pierre Auger - ricerca sulla provenienza dei nuclei atomici dell'universo a più alta energia - costituisce l'oggetto di accordi internazionali fondamentali stipulati questo mese a Mendoza (Argentina).

Al progetto, sostenuto dall'UNESCO e così chiamato in onore del...
Il progetto Pierre Auger - ricerca sulla provenienza dei nuclei atomici dell'universo a più alta energia - costituisce l'oggetto di accordi internazionali fondamentali stipulati questo mese a Mendoza (Argentina).

Al progetto, sostenuto dall'UNESCO e così chiamato in onore del fisico francese che ha descritto per primo il bombardamento continuo della terra con nuclei atomici dell'universo, partecipano 19 nazioni e 53 istituti di ricerca. L'energia di tali particelle varia da valori infinitesimali ad energie superiori di cento milioni di volte a quelle disponibili nei nostri acceleratori di particelle (per esempio presso il CERN di Ginevra o il DESY di Amburgo). Queste particelle non dovrebbero affatto giungere sulla terra, poiché dovrebbero decelerare rapidamente nell'universo e ridurre l'energia. Gli astronomi ritengono che non vi sia alcun oggetto noto entro questa "distanza di rottura" (buchi neri, quasar), che possa generare nuclei atomici con tanta energia. I principali interrogativi che si pone dunque l'astrofisica moderna sono: "Perché queste particelle possono essere misurate sulla terra?" e "Dove nascono queste particelle?"

L'idea che sta alla base del progetto Pierre Auger è stata sviluppata nei primi anni Novanta dal premio Nobel americano James Cronin ed è stata da allora oggetto di intense discussioni tra i ricercatori ed i responsabili delle decisioni. Dopo lunghe ricerche i ricercatori hanno individuato un sito adatto nella pampa argentina, scarsamente popolata. Il progetto è sostenuto dal governo argentino, che fornisce investimenti a lungo termine ed una cooperazione scientifica a livello mondiale.

Nasce qui il progetto Pierre Auger. Nell'arco di tre anni ci si aspetta, su una superficie totale di 3200 km2, circa 9000 precipitazioni con energie superiori a 10(potenza 19)eV e meno di 100 precipitazioni con energie superiori a 10(potenza 20)eV.

Le dimensioni del progetto hanno obbligato i ricercatori a trovare rivelatori affidabili e poco costosi. Circa 1600 serbatoi d'acqua con un diametro di 3,4m ed un'altezza di 1,2m sono distribuiti nella pampa argentina nei pressi di Mendoza secondo una griglia con maglie di 1,5km. Ciascuno di questi serbatoi comporta tre fotomoltiplicatori per la misurazione della cosiddetta luce di Cherenkov, generata dalle precipitazioni di particelle incidenti. Le precipitazioni consistono in 10 miliardi di particelle in tutto e provocheranno segnali simultanei in una decina di serbatoi. In tre punti lungo i bordi ed in un punto centrale del perimetro d'osservazione saranno installati cosiddetti rivelatori di fluorescenza che permetteranno di osservare l'atmosfera sopra il campo di misurazione, nonché la "traccia luminosa" delle precipitazioni di particelle. La combinazione dei dati permetterà ai ricercatori di determinare con precisione soddisfacente la direzione, l'energia e la massa delle particelle primarie.

La ricerca comporta una collaborazione internazionale tra Argentina, Brasile, Francia, Gran Bretagna, Messico e Stati Uniti per il funzionamento dei rilevatori di precipitazioni e la Germania e l'Italia che forniranno essenzialmente i rilevatori di fluorescenza.