Raggi cosmici

Autore: Leandro Alegsa

20-04-2021

I raggi cosmici sono radiazioni ad altissima energia, per lo più provenienti dall'esterno del sistema solare.

Il termine raggio è un incidente storico, in quanto i raggi cosmici erano all'inizio, ed erroneamente, pensati per essere principalmente radiazioni elettromagnetiche.

Sono particelle. La maggior parte sono protoni e particelle alfa, che sono i nuclei degli atomi di elio. Alcune sono elettroni (particelle beta), raggi gamma o fotoni e una piccola frazione sono particelle ancora più pesanti.

Origine

La loro origine non è esattamente nota. Ci sono prove che molti raggi cosmici primari provengono dalle supernove di stelle massicce. Tuttavia, non si pensa che questa sia la loro unica fonte. I nuclei galattici attivi probabilmente producono anche i raggi cosmici. .....

Raggi cosmici secondari

I raggi cosmici possono avere un'energia di 1020 eV, molto più alta dei ¹⁰¹² a ¹⁰¹³ eV che gli acceleratori di particelle artificiali possono produrre. Quando le particelle dei raggi cosmici entrano nell'atmosfera terrestre, colpiscono altre particelle, come le molecole di ossigeno e azoto. Questo provoca una pioggia di particelle più leggere, una cosiddetta "doccia d'aria".

Il numero di particelle prodotte in un evento di doccia d'aria può raggiungere i miliardi. Tutte le particelle nella doccia rimangono all'interno di circa un grado del percorso della prima particella. In una doccia ci sono raggi x, muoni, protoni, particelle alfa, pioni, elettroni e neutroni.

Le particelle tipiche prodotte in queste collisioni sono neutroni e mesoni carichi come pioni e kaoni positivi o negativi. Alcuni di questi decadono in muoni. Questi sono in grado di raggiungere la superficie della Terra, e anche di penetrare per una certa distanza in miniere poco profonde. I muoni possono essere facilmente rilevati da molti tipi di rivelatori di particelle. L'osservazione di una pioggia secondaria di particelle in diversi rivelatori nello stesso momento mostra che tutte le particelle provengono da quell'evento.

Importanza pratica

Effetti sulla chimica terrestre

I raggi cosmici sono responsabili della continua produzione di alcuni isotopi instabili nell'atmosfera terrestre, come il carbonio-14, attraverso la reazione:

n + ^14N → p + ^14C

I raggi cosmici hanno mantenuto il livello di carbonio-14 nell'atmosfera approssimativamente costante (70 tonnellate) per almeno gli ultimi 100.000 anni, fino all'inizio dei test sulle armi nucleari in superficie nei primi anni '50. Questo è un fatto importante utilizzato nella datazione al radiocarbonio usata in archeologia.

Effetto sui veicoli spaziali

I raggi cosmici sono di grande interesse pratico, perché possono danneggiare la microelettronica e la vita al di fuori della protezione dell'atmosfera terrestre e del campo magnetico.

Domande e risposte

D: Cosa sono i raggi cosmici?

R: I raggi cosmici sono radiazioni ad alta energia provenienti dall'esterno del sistema solare.

D: Perché inizialmente i raggi cosmici venivano chiamati "raggi"?

R: È stato un incidente storico, perché si riteneva che i raggi cosmici fossero per lo più radiazioni elettromagnetiche.

D: Qual è la composizione dei raggi cosmici?

R: I raggi cosmici sono composti da particelle come protoni, particelle alfa, elettroni, raggi gamma, fotoni e persino particelle più pesanti.

D: Cosa sono i protoni e le particelle alfa?

R: I protoni e le particelle alfa sono particelle che costituiscono i nuclei degli atomi di elio.

D: Cosa sono le particelle beta?

R: Le particelle beta sono elettroni.

D: Qual è il processo di scoperta del fatto che i raggi cosmici sono particelle anziché radiazioni?

R: C'è voluto del tempo per scoprire che i raggi cosmici erano particelle e non radiazioni.

D: I raggi cosmici si trovano solo nel Sistema solare?

R: No, i raggi cosmici provengono per lo più dall'esterno del Sistema solare.