Che cosa sono i raggi cosmici e da dove provengono? Come misurare le particelle che li compongono?

Sono alcune delle domande a cui nella giornata di oggi, 6 novembre, in contemporanea ai loro coetanei di tutto il mondo, hanno cercato di rispondere 70 studenti del IV° e del V° anno degli Istituti superiori abruzzesi in occasione dell'International Cosmic Day (ICD), organizzato a L'Aquila grazie al supporto dei ricercatori dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso-INFN e del GSSI-Gran Sasso Science Institute.

Gli studenti, provenienti da nove scuole (delle provincie di L'Aquila, Teramo e Pescara), hanno incontrato i fisici dell'INFN, del GSSI e dell'Università dell'Aquila nella Sala Fermi dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Qui, nel corso della mattinata, hanno assistito a seminari e partecipato in prima persona a un'attività di misura e analisi dei raggi cosmici grazie a uno speciale telescopio, sviluppato ai LNGS. Nel pomeriggio i partecipanti hanno visitato i Laboratori sotterranei, la più grande infrastruttura sotterranea di ricerca al mondo, attraverso un percorso alla scoperta delle attività e degli esperimenti presenti in queste strutture.

Oltre a L'Aquila, l'INFN ha coordinato l'International Cosmic Day nelle città di Bari, Catania, Cosenza, Firenze, Genova, Lecce, Milano, Napoli, Padova, Pavia, Perugia, Pisa, Roma, Siena, Torino, Trento e Trieste e ha visto la partecipazione di più di 1200 studenti.

"Un'iniziativa altamente formativa sotto molteplici aspetti, sia per quanto concerne le conoscenze in merito a discipline quali fisica, matematica e scienze, sia per quanto riguarda l'esperienza empirico laboratoriale", ha dichiarato la professoressa Loredana Galante del Liceo Scientifico "G. Galilei" di Pescara. "Inoltre, il collegamento in streaming con diversi centri di ricerca nazionali (INFN) e internazionali, ha fornito una visione globale e dato spunti di riflessione sul valore fondante della ricerca al giorno d'oggi" ha concluso la docente.

"Desideravo da tempo partecipare all'International Cosmic Day e visitare i laboratori sotterranei. Interessanti i seminari proposti e stimolante anche l'esperienza laboratoriale sulla misura dei raggi cosmici. I miei studi futuri proseguiranno in un corso di fisica all'Università dell'Aquila", queste le parole di Matteo Giancola, studente del Liceo Scientifico "A. Einstein" di Teramo.

"Un'esperienza utile per avvicinare ragazzi e ragazze al mondo della ricerca. Coinvolgente le attività sulla misura dei raggi cosmici. Ci sarebbe piaciuto avere più tempo a disposizione per poter approfondire meglio gli argomenti trattati", ha dichiarato Sofia Lorenzetti, studentessa del Liceo Classico "D. Cotugno" di L'Aquila.

L'International Cosmic Day si propone di avvicinare gli studenti delle scuole superiori al mondo della ricerca scientifica di frontiera, introducendoli ai misteri dell'Universo racchiusi nei raggi cosmici. Gli studenti italiani, come altri coetanei all'estero, hanno analizzato i dati di un vero e proprio rivelatore di raggi cosmici, lo strumento con cui i ricercatori "vedono" la pioggia di particelle proveniente dal cosmo. Quando i raggi cosmici attraversano l'atmosfera terrestre, interagiscono con essa.

Questa interazione produce delle particelle secondarie, che al livello del mare colpiscono la Terra al ritmo di alcune centinaia al secondo per ogni metro quadrato di superficie. Gli studenti hanno analizzato il flusso di queste particelle secondarie, misurandone l'intensità e cercando di capire come essa dipenda dalla direzione di provenienza. Successivamente hanno confrontato le loro risposte con quelle ottenute da gruppi di studenti di altre università e centri di ricerca in tutto il mondo, collegati tra loro in videoconferenza. Come in una vera collaborazione scientifica internazionale, gli studenti sono stati invitati a preparare un breve articolo in lingua inglese che riassuma i risultati ottenuti. Gli elaborati frutto di questo lavoro di équipe saranno presentati a una cerimonia pubblica che si terrà al Gran Sasso Science Institute a fine gennaio. I migliori lavori verranno premiati e pubblicati online.

L'iniziativa è coordinata dal centro di ricerca tedesco DESY di Amburgo e organizzata in collaborazione, oltre che con l'INFN e il GSSI, con i più importanti centri di ricerca che operano nell'ambito della fisica delle particelle: il CERN di Ginevra, il FERMILAB di Chicago e i gruppi International Particle Physics Outreach Group (IPPOG), il tedesco Netzwerk Teilchenwelt e lo statunitense QuarkNet. In Italia l'iniziativa è organizzata in collaborazione con le Università che ospitano le Sezioni INFN.

La rete di Sezioni INFN partecipanti all'ICD è coordinata da OCRA – Outreach Cosmic Ray Activities, un programma del Comitato di Coordinamento della Terza Missione dell'Istituto, che raccoglie le attività di outreach sul tema dei raggi cosmici. Nell'ambito di tali attività è organizzato in primavera uno stage di tre giorni per gli studenti selezionati durante l'ICD (due per ciascuna sede), che per l'edizione 2019 sarà organizzato ai Laboratori Nazionali di Frascati e coinvolgerà i vincitori dell'ICD nel lancio di un pallone stratosferico per la misura del flusso dei raggi cosmici in alta quota.