Sono particelle. Nuclei atomici o elettroni. Muoversi a velocità che fanno sembrare una Ferrari un oggetto fermo. Sfrecciano attraverso la Via Lattea, indifferenti alla nostra presenza, finché non colpiscono la nostra atmosfera.
La maggior parte di questi raggi cosmici hanno origine al di fuori del nostro sistema solare. Una piccola frazione proviene dal Sole, ma i carichi pesanti – i primari ad alta energia – viaggiano attraverso lo spazio intergalattico prima di arrivare sulla Terra.
Quando queste particelle in rapido movimento colpiscono i nuclei nella nostra atmosfera, creano una pioggia di secondari. Questa collisione è l’unico motivo per cui li rileviamo a terra. Le particelle a bassa energia vengono deviate dal campo magnetico interplanetario e dal campo geomagnetico della Terra. Quindi, quelli che catturiamo vicino alla superficie hanno un’energia incredibile. Si muovono a circa l’87% della velocità della luce o più velocemente.
Le osservazioni dei veicoli spaziali ci dicono da dove proviene la maggior parte di questi raggi. Il disco della Galassia è la fonte principale. Quelli a più alta energia, tuttavia, sono probabilmente extragalattici. Provengono da oltre la nostra galassia natale.
Ancora non comprendiamo appieno come queste particelle vengano accelerate fino a tali estremi. La teoria principale punta all’espansione delle onde d’urto provenienti dalle supernove. Una stella esplode. L’onda d’urto si espande. Le particelle rimangono intrappolate nei campi magnetici e spinte a velocità sempre più elevate. È un acceleratore di particelle naturale. Ma i dettagli rimangono oscuri.
Prima che costruissimo enormi macchine per frantumare gli atomi, i raggi cosmici erano il nostro unico strumento per studiare il nucleo atomico. Dai primi anni ’30 agli anni ’50, questa è stata la fonte principale di particelle ad alta energia per i fisici.
Questa era ha dato vita alla fisica delle particelle.
Gli scienziati hanno scoperto particelle subatomiche di breve durata attraverso queste collisioni di raggi cosmici. Hanno trovato nuovi componenti della materia che non potremmo creare in laboratorio. Persino gli acceleratori di particelle più potenti di oggi non possono eguagliare l’energia dei raggi cosmici a più alta energia. Stiamo ancora recuperando il ritardo con gli esperimenti della natura.
La storia dei raggi cosmici è anche la storia di Victor Francis Hess. Ha dimostrato che questi raggi provenivano dallo spazio, non dalla Terra, all’inizio del XX secolo. Il suo lavoro ha aperto una finestra sull’universo ad alta energia.
Possiamo costruire macchine. Possiamo simulare collisioni. Ma l’energia grezza di questi visitatori galattici rimane ineguagliata. Ci ricordano che l’universo sta ancora facendo il lavoro pesante. Stiamo solo guardando. E imparare.
