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Costruire un rivelatore di muoni a GMT

Il telescopio per i raggi cosmici 2021

Sinossi

Chiunque sia appassionato di scienza vuole anche poter misurare, fotografare, costruire e sperimentare. Questo libro è una guida per chi vuole cimentarsi nella costruzione di un rivelatore di particelle elementari e toccare con mano la fisica dei raggi cosmici e l’astronomia, due campi distinti e unificati in un’unica disciplina chiamata fisica delle astroparticelle. I tubi di Geiger & Müller (GMT) esistono da quasi 100 anni, oggi grazie allo sviluppo tecnologico e al fatto che si possono recuperare a costi contenuti, i GMT si possono utilizzare per costruire un semplice ma efficace rivelatore di raggi cosmici. Il volume è sicuramente indicato anche ai docenti delle scuole superiori, per la costruzione dello strumento con i propri studenti e in seguito realizzare numerosi esperimenti che possono essere parte del curricolo formativo. Tramite il rivelatore è possibile partecipare anche a un progetto internazionale (il progetto ADA). In questi anni, grazie ai rivelatori e al progetto ADA abbiamo visto persone appassionate allestire esperimenti di fisica delle particelle nella propria abitazione, parrocchie trasformate in laboratori di fisica delle alte energie, rivelatori utilizzati a scopo artistico e istituti superiori trasformati in succursali del CERN...

libro sui raggi cosmici

Introduzione

Il rivelatore di muoni è un apparecchio che appartiene alla categoria dei rivelatori di particelle subatomiche. Il muone è molto simile a un elettrone, entrambi possiedono una carica elettrica e quando attraversano una sostanza lasciano "una scia", così come uno scinauta lascia la sua traccia nell'acqua. Una particella elementare è un'entità invisibile otticamente, ma può essere vista solo tramite gli effetti indiretti che produce attraversando la materia. In questo senso un rivelatore di particelle si può considerare come una specie di microscopio - o in questo caso di telescopio - se si pensa che i muoni provengono dalla volta celeste. In effetti questi tipi di rivelatori furono denominati "telescopi per raggi cosmici" dal fisico italiano Bruno Rossi e in seguito vedremo perché questa descrizione ha una reale giustificazione fisica.

libro sui raggi cosmici

Il rivelatore di muoni pertanto misura "una scia" (o meglio una doppia scia) che altro non è se non la ionizzazione prodotta dal muone nel mezzo attraversato. Il rivelatore che verrà descritto in questo volume è stato chiamato AMD5 e in pratica nasce nel 2011 durante i preparativi per celebrare il centenario della scoperta dei raggi cosmici. Nel 1912 il fisico austriaco Victor Hess indaga la radioattività tramite una serie di voli in aerostato che culminano con un volo decisivo nell'agosto agosto dello stesso anno. Durante questa missione rivelatrice che lo conduce a oltre 5000 metri di quota, Hess scopre che parte della radiazione ionizzante misurata a terra ha origini cosmiche. Nel 2012 in tutto il mondo viene perciò celebrato il centenario della scoperta dei raggi cosmici con diversi simposi; a partire dal CERN di Ginevra con "Space Part", in tutta Europa si susseguono diverse iniziative tra cui la nostra spedizione in mongolfiera VHANESSA. È così che insieme ad altri strumenti, una prima versione rudimentale del rivelatore AMD5 vola a bordo di un pallone aerostatico per ripetere l'esperimento di Victor Hess.

libro sui raggi cosmici

La spedizione VHANESSA fa già parte della storia, e le sue gesta fanno parte di un prestigioso documentario scientifico internazionale sul Sole e sui raggi cosmici "Inferno in the Sky". I rivelatori AMD5 invece hanno subito una evoluzione tecnica progressiva e ora sono impiegati in un progetto nazionale sui raggi cosmici chiamato ADA (Astropartcle Detector Array). Molte associazioni e istituti scolastici partecipano attivamente al progetto ADA ospitando un rivelatore AMD5. Questo volume è una specie di manuale tecnico per chi vuole sperimentare la costruzione di un rivelatore di particelle e avventurarsi nella fisica dei raggi cosmici e l'astronomia, due dei molti campi scientifici unificati in un'unica disciplina chiamata fisica delle astroparticelle. Un elettronico esperto non avrà nemmeno bisogno di questo testo se non per cogliere indizi, consigli e risolvere alcuni problemi; mentre chi è appassionato di elettronica, di tecnologia e di scienza potrà trovare una preziosa guida, non da seguire alla lettera - malgrado sia dettagliata - ma da adattare e interpretare in base alle proprie esigenze e ai propri desideri.

libro sui raggi cosmici

Il libro è indicato anche a chi possiede già un AMD5, partecipa al progetto ADA, ma magari non ha sotto mano tutti gli elementi, i vari aggiornamenti e le possibilità operative (e sono molte). Il volume è diviso in diversi capitoli, i primi sono dedicati a nozioni sui raggi cosmici e sul muone, ma in maniera molto succinta dato che lo scopo principale dell'opera non è quello di trattare la fisica dei raggi cosmici. Chi volesse approfondire gli aspetti scientifici troverà altri libri in commercio e molte risorse in rete. In seguito verranno introdotti gli schemi tipici di costruzione, a partire dal contatore di Geiger e Müller fino allo schema dettagliato del rivelatore AMD5, i collegamenti possibili con computer, microcontrollore, smartphone e altro. Una sezione riguarda il software AstroRad prodotto ad hoc per AMD5 e indispensabile per registrare i dati per partecipare al progetto ADA. Un intero capitolo è dedicato alle possibili applicazioni pratiche e agli esperimenti. I capitoli sono corredati di annotazioni che rimandano a espansioni online per argomenti trattati su questo sito internet...

Look inside:

Per dispositivi mobili o se non si dovesse visualizzare correttamente è possibile scaricare da qui:

Image DVD virtuale

Per scaricare il DVD inserire il codice riportato nel libro.


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Astroparticelle - schegge per lo sviluppo della conoscenza...


Il libro: Costruire un rivelatore di muoni a GMT

  • Autore: Marco Arcani
  • Editore: Sandit Libri
  • Brossura 17x24 cm
  • 190 pagine
  • 89 illustrazioni a colori
  • ISBN: 978-88-6928-424-3
  • Acquista direttamente dall'editore: libro sui raggi cosmici

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News dal Mondo


Un passo verso la comprensione di un mistero secolare: da dove provengono i raggi cosmici della Via Lattea. 30.08.2021

Gli astronomi sono riusciti per la prima volta a quantificare i componenti principali dei raggi cosmici provenienti da resti di supernovae. L'originalità di questa ricerca è che la radiazione gamma è rappresentata da una combinazione lineare poveniente dai protoni (decadimento pi-0) e dagli elettroni (scattering Compton inverso). Gli astronomi conoscevano una relazione secondo cui l'intensità dei raggi gamma dai protoni è proporzionale alla densità del gas interstellare ottenuta dalle osservazioni di immagini a onde radio. D'altra parte, ci si aspetta che anche i raggi gamma degli elettroni siano proporzionali all'intensità dei raggi X degli elettroni. Pertanto hanno espresso l'intensità totale dei raggi gamma come la somma di due componenti, una dall'origine del protone e l'altra dall'origine dell'elettrone. Ciò ha portato a una comprensione unificata di tre osservabili indipendenti. Di conseguenza, è stato dimostrato che i raggi gamma dai protoni ed elettroni rappresentano rispettivamente il 70% e il 30% dei raggi gamma totali. Questa è la prima volta che le due origini sono state quantificate. I risultati dimostrano anche che i raggi gamma dei protoni sono dominati nelle regioni interstellari ricche di gas, mentre i raggi gamma degli elettroni sono potenziati nelle regioni povere di gas. Ciò conferma che i due meccanismi lavorano insieme e supportano le previsioni di precedenti studi teorici...

Fonte: Phys.org

 



☄ Il libro Astroparticelle

Il libro AstroParticelle

26.09.2013 - Un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia.

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