I raggi cosmici, messaggeri di galassie lontane

Da dove arrivano i raggi cosmici di altissima energia? Sono prodotti nella nostra galassia o provengono da galassie lontane?

La risposta a queste domande arriva da uno studio - pubblicato su Science - che dimostra chiaramente l'origine extragalattica dei raggi cosmici, il flusso continuo di particelle, in gran parte protoni e nuclei di atomi, che investono la Terra e che possiedono energie diverse.

La ricerca - condotta presso l'Osservatorio Pierre Auger, il più grande osservatorio di raggi cosmici mai costruito dall'uomo - nasce dalla collaborazione di 400 scienziati provenienti da 18 paesi nel mondo e ha visto, in Italia, il contributo delle università e sezioni INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) di Catania, Lecce, Napoli, Milano, Roma Tor Vergata, Torino e dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso.

Osservando particelle cosmiche di energia media di 2 Joule, il team di ricercatori - fra i quali Lino Miramonti, Marco Giammarchi e Lorenzo Caccianiga, fisici sperimentali e delle particelle in Statale - ha scoperto che i raggi cosmici di altissima energia provengono con maggior frequenza da una direzione lontana dal centro galattico.

La frequenza di arrivo dei raggi cosmici, infatti, è di circa il 6% maggiore da un lato del cielo rispetto alla direzione opposta, con l'eccesso che si trova a circa 120° dal centro della nostra galassia.

L'Osservatorio Pierre Auger deve il suo nome al fisico francese scopritore degli sciami di raggi cosmici ed è il più esteso esperimento per lo studio dei raggi cosmici mai costruito.

Collocato in piena pampa argentina, l'Osservatorio Auger è un sistema ibrido che comprende rivelatori di superficie e telescopi di fluorescenza collocati a ridosso della cordigliera delle Ande a 1400 metri di altezza.

I rivelatori di superficie (circa 1600) coprono un’area di 3000 kmq, sono distanziati tra loro di 1,5 km e sono in grado di osservare gli sciami dei raggi cosmici quando colpiscono la superficie terrestre.

I telescopi di fluorescenza (in totale 27) osservano la debole luce prodotta dagli sciami mentre si sviluppano nell'atmosfera (luce Cherenkov). Con queste tecniche si può ricavare l'energia e la direzione di provenienza dei raggi cosmici cercando quindi di individuarne le sorgenti.