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24/07/2019
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Micro Adventure Research: raggi cosmici in Valvassera

 

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miniera Valvassera

Misure e visita di gruppo alla miniera

Entrata ai cunicoli

 

 

 

Vista dalla cima della Martica

Panoramica della valle

 

Temperature

 

 

 

logo rivelatore raggi cosmici

 

 

 

 

 

 

Introduzione

Interpellati riguardo a uno strano fenomeno che si verificherebbe nei pressi della vecchia miniera della Valvassera, siamo intervenuti facendo diverse misure sull'ambiente e sui raggi cosmici, dato che questi ultimi sono stati espressamente chiamati in causa.

Il fenomeno in questione riguarderebbe formazioni luminose identificate come filamenti di plasma, una storia raccontata sul libro "Fantasmi Nostri" di R. Corbella e ripresa in agosto 2014 dal quotidiano La Provincia di Varese.

La vicenda ricorda in qualche modo il fenomeno delle sfere luminose di Hessdalen in Norvegia. Quasi sicuramente la storia raccontata nel libro è una fantasia, nata probabilmente quando i fenomeni di Hessdalen avevano raggiunto un livello di popolarità tale da suscitare una sorta di contagio collettivo. Nello stesso periodo infatti si raccontano storie simili anche a Cuasso al Monte, una zona non molto distante dalla Valvassera e dove è presente un'altra miniera abbandonata. La curiosità umana verso il mistero comunque spinge a indagare anche le cose che sembrano ovvie, inoltre questa è sembrata una buona occasione per fare esercizio con i nostri rivelatori.

Geologia della valle

Nelle immediate vicinanze di Varese in direzione Nord si estende il parco del campo dei fiori, una vasta area che comprende alcuni monti e valli. Qui tra i monti Martica e il Chiusarella si estende la Valvassera. La zona è tipicamente carsica e alcuni cunicoli sono di origine naturale, mentre l’origine degli scavi per lo sfruttamento minerario è incerto ma pare risalga agli antichi Romani, la miniera è caratterizzata da cinque chilometri di gallerie su diversi livelli.
Il giacimento della Valvassera è interamente incassato nel porfido rosso quarzifero. Le numerose sezioni, di campioni prelevati in superficie e nel sottosuolo e studiate dai ricercatori offrono questo quadro petrografico[1]: struttura olocristallina ipidiomorfa a grana media, tendente alla porfirica per la presenza di grossi fenocristalli di ortoclasio. I componenti fondamentali sono infatti quarzo, ortoclasio, biotite, muscovite; altri rocce minori sono zirconi, apatite, oltre a pochi minerali opachi come sericite, clorite, saussurite e calcite.

la Valvassera
Panoramica della Valvassera

Nella roccia si distinguono bene due generazioni, una più antica con cristalli idiomorfi rappresentati soprattutto da ortoclasio, quarzo, plagioclasio, miche e minerali accessori e una più recente con cristalli allotriomorfi di ortoclasio e quarzo. Tra i minerali metallici ritrovati ci sono: galena, pirite, marcasite, calcopirite, pirrotina, tetraedrite argentifera (freibergite), arsenopirite e blenda.

Questi dati coincidono abbastanza bene con le nostre osservazioni effettuate in loco; la somiglianza di questo ambiente con quello norvegese della valle di Hessdalen è molto marcata, se si considera l'abbondante presenza di acqua e di minerali metallici.

 

ortoclasio della valvassera
Cristalli di ortoclasio e quarzo

 

Le regioni prealpine sorgono a ridosso della faglia insubrica, una linea di confine dove la zolla africana e quella euroasiatica si unirono formando le alpi circa 100 milioni di anni fa. Il parco del Campo dei Fiori è situato nel centro della provincia di Varese, al limite tra la fascia collinare e quella montana. A sud si trovano le colline moreniche formatesi durante le ultime glaciazioni e a nord le montagne costituite dalle successioni sedimentarie mesozoiche e dai granofiri permiani.

linea insubrica
Linea insubrica[2]

L’origine sedimentaria delle formazioni del Campo dei Fiori è testimoniata dall’abbondanza di fossili marini presenti nelle rocce. Le rocce però hanno una genesi più antica, la formazione di queste montagne con le loro effusioni di porfido risalgono al periodo Paleozoico di oltre 250 Ma.

Misure ambientali:

All'interno della miniera la temperatura raramente supera i 10°C e l'umidità nella parte più interna raggiunge il 95%.

Misure di radiazione elettromagnetica:

Non sono state rilevate emissioni da radiazione elettromagnetica (LF-HF).

Misure di radioattività:

Le prime misure di radioattività effettuate sono raccolte in questa scheda:

Misure di raggi cosmici e radioattività con AMD7 (AMD5):

Lo strumento AMD7 ha 3 sensori GMT a differenza dell'AMD5 che ne ha 2, nella misura sui raggi cosmici però lo strumento è stato utilizzato con due GMT in coincidenza quindi esattamente in modalità AMD5. Per quanto riguarda i raggi cosmici, i risultati preliminari raccolti nella scheda seguente sono da considerare un preview, ma sono comunque interessanti.

La cosa più evidente finora è la radioattività misurata all'interno della miniera che raggiunge valori di ben oltre il doppio di quelli del fondo naturale (quello considerato normale). In questi ambienti è normale la presenza di elementi radioattivi come il radon e dato che la miniera è costituita da rocce galeniche è certa la presenza di isotopi instabili di piombo e argento.
Quello forse meno normale è che la radiazione ionizzante rimane alta anche fuori, almeno fino a 5 metri dall'ingresso della miniera.

Il flusso di raggi cosmici all'aperto è quello normalmente atteso, mentre all'interno diminuisce - come prevedibile - dato lo spessore della roccia che assorbe in parte i raggi cosmici. La diminuzione è di circa il 28%, con statistica piuttosto bassa, anche per questo le misure sui raggi cosmici verranno ripetute, inoltre è previsto un approfondimento con lo scopo di fare misure sullo spessore di roccia che sovrasta la miniera, ovvero un esercizio didattico di tomografia a muoni (analisi della roccia tramite il flusso di raggi cosmici); infatti misurando la differenza di assorbimento, teoricamente si può risalire alla profondità di interazione in mwe, da questo valore e dalla densità della roccia si potrebbe poi grossolanamente calcolare lo spessore in metri di roccia sovrastante.

I Muoni sotto terra

L'energia dei muoni nella roccia viene assorbita con questa relazione:

(1)[3]

 

dove "X" è la profondità di interazione, la formula tiene in considerazione oltre a fenomeni di ionizzazione ed eccitazione atomica "a", la perdita di energia dei muoni dovuta ai tre principali modi radiativi: bremsstrahlung, produzione di coppie e interazione foto-nucleare.

Applicare la (1) è un procedimento particolarmente complesso, però siccome lo spettro di energie dei muoni è praticamente costante, l'intensità a diversi livelli di profondità si può ricavare dalla formula empirica (2) in cui i parametri a, K, H α e β sono costanti sperimentali:

(2)[4]

La (3) è una variante semplificata della (2) sempre con le costanti sperimentali:

 

(3)[4]

 

La (4) è la (2) con applicati alcuni parametri "standard" che potrebbe essere usata per prevedere l'intensità e quindi la diminuzione di flusso a diverse profondità, per nostra sfortuna questa funziona con una profondità di almeno 100 Hg/cm2 (mwe) in roccia standard ovvero a partire da 35 metri circa sotto terra, la miniera della Valvassera ha uno spessore di roccia sovrastante (almeno nella zona più accessibile) che "a vista" non supera i 15 metri quindi per i nostri scopi dovremo probabilmente trovare un altro approccio.

(4)[4]

 

Il vero problema per gli strumenti è che non si possono lasciare esposti nella miniera per lungo tempo e senza adeguata protezione dato che l'umidità interna va anche oltre il 95%, per questo si sta escogitando una apparecchiatura corazzata per poter fare misure di almeno qualche ora.

 

LE ROCCE IN LABORATORIO

Alcune rocce trasportate in laboratorio mostrano radioattività con livelli costanti per diversi giorni, in seguito diminuisce, questo fa pensare che alcuni degli elementi instabili contenuti siano a vita breve.

Aggiornamento radioattività 20.03.2016:

  Belvar (media di 3 misure) nSv/h AMD-SBM19 µR (media di 5)
Fondo 120 10.7
Rocce raccolte in giornata 201.6 13.8
Rocce del 09.2014 170 11.3

 

Dall'aggiornamento qui sopra si nota che la radioattività dopo oltre un anno è ancora presente anche se in misura minore, servirebbe un'analisi di spettrometria di massa (o gamma) per capire la natura degli elementi instabili (per questo sarà interpellata qualche università locale). Apparentemente le rocce in laboratorio sembra che emettano prevalentemente β, poichè con lo schermo di rame il conteggio diminuisce considerevolmente. Misure in loco in varie parti della valle indicano che tutta la montagna sembra essere generalmente "radioattiva", parliamo sempre di valori leggermente sopra al fondo naturale quindi assolutamente non pericolosi, almeno finché si resta all'esterno della miniera.

astrorad misure di radioattività
Le misure di radioattività con AstroRad

Microsferule:

Un'analisi al microscopio della sabbia prelevata dalla miniera non mostra la presenza di microsferule, granelli di sabbia di forma perfettamente sferica solitamente rinvenuti dopo l'avvistamento di fulmini globulari, o fenomeni simili a quelli di Hessdalen.

 


Video relativo ad alcune misure

Conclusioni

In quasi due anni di sorveglianza sono stati avvistati cinghiali, daini, lucertole e altri animali ma purtroppo nessun fenomeno luminoso di alcun tipo. Le indagini continueranno soprattutto in merito alle misure dei raggi cosmici nella roccia...

 

Marco Arcani

 

[1] Dino di Cobertaldo, Pierfrancesco Pagnacco  - Il giacimento di Galena argentifera di Valvassera in Valganna Rend. Società Metallurgica Italiana”, XVII, 1961, pp. 24, 2 tavv. f.t. (http://rruff.info/rdsmi/V17/RDSMI17_279.pdf)

[2] http://homepage.hispeed.ch/GBeatrizotti/Alpi.html

[3] JUERGEN REICHENBACHER, Calculation of the Underground Muon Intensity Crouch Curve from a Parameterization of the Flux at Surface. 30TH INTERNATIONAL COSMIC RAY CONFERENCE 2008

[4] P. K. F. Grieder, Cosmic Rays at Earth - Elsevier, 2001

 

 

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