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SPAZIO/ La missione di Glast con un "cuore" italiano

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Il nostro universo è una miniera di informazioni inesauribile e affascinante e le nostre capacità di osservarlo crescono sempre più. Il bello è che oggi abbiamo a disposizione una grande varietà di strumenti e di metodi di osservazione, inimmaginabili non solo per Galileo o Newton ma anche solo per gli astronomi di un secolo fa. Da circa 80 anni è iniziata l’intensa attività delle diverse “astronomie”, cioè della possibilità di captare dagli oggetti celesti non solo la luce visibile ma anche tutta una serie di radiazioni non percepibili dall’occhio umano e che coprono una vasta parte dello spettro elettromagnetico: dalle radioonde, alle microonde, ai raggi X, ai raggi gamma.
E proprio alla raccolta di questi ultimi è dedicata la missione GLAST (Gamma-ray Large Area Space Telescope), lanciata con successo l’11 giugno e ora in orbita a 550 chilometri dalla superficie terrestre da dove inizierà a fotografare (si fa per dire) i nuclei di galassie attive e gli spettacolari lampi gamma (gamma burst) conseguenti alle potenti esplosioni prodotte dal collasso di grandi stelle.
La missione GLAST vede un consistente contributo italiano e uno dei ricercatori più coinvolti negli esperimenti è Guido Barbiellini Amidei, dell’Infn (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) che abbiamo raggiunto all’università di Trieste dove insegna e dove si occupa di Fisica astroparticellare nello spazio.

 

Perché studiare l'universo nella radiazione gamma? Quali sono le principali informazioni astrofisiche che queste radiazioni possono rivelare?
 

Glast può catturare raggi Gamma di notevole energia: tra un miliardo e decine di miliardi di elettronvolt (si pensi che la luce visibile ha energie di pochi elettronvolt): si tratta di una radiazione molto penetrante che quindi può portare informazioni da punti molto lontani dell'universo. Inoltre, energie così elevate e con una distribuzione del tipo di quella che abbiamo negli acceleratori di particelle, non possono provenire da fenomeni altamente termici come quelli solari, che ci inviano luce e calore dal sole: devono derivare da qualche meccanismo di accelerazione. Potremmo dire che nel cosmo ci sono degli oggetti e dei fenomeni che funzionano come degli enormi acceleratori; ciò in effetti è già noto, ma le informazioni attualmente disponibili non sono sufficienti per scegliere tra i possibili modelli. Ci auguriamo che Glast, insieme agli altri strumenti in funzione sia nello spazio sia a terra, possa fornirci indicazioni così costringenti che la via per trovare il modello più valido risulti segnata.

 

Dove sono le sorgenti gamma e perchè bisogna studiarle dal satellite?
 

Il motivo che spinge a studiare le sorgenti gamma dal satellite è che questi raggi, nonostante siano fortemente energetici, non riescono a penetrare nella nostra atmosfera. Sembra stano, ma ciò è dovuto alla natura della radiazione elettromagnetica. La luce visibile infatti, riesce a penetrare l'atmosfera perchè la sua lunghezza d'onda è maggiore della dimensione dell'atomo, quindi per la radiazione visibile l'atmosfera è come un insieme di oggetti neutri. La lunghezza d'onda associata ai raggi gamma, invece, è più piccola delle dimensioni dell'atomo, quindi c'é un'interazione violenta tra la radiazione elettromagnetica gamma e il campo elettrico dei nuclei: ciò impedisce ai raggi gamma di arrivare sulla Terra. Ecco perché questi studi sono nati nella seconda metà del secolo scorso, con l’inizio dell'esplorazione spaziale.

 

Quali sono i vantaggi di Glast rispetto alle precedenti missioni?
 

Una delle precedenti missioni in questo settore stava a bordo di una navicella spaziale molto grossa e importante della Nasa, chiamata Compton Gamma-ray Observator (in onore del fisico Arthur Holly Compton); la missione, basate su tecnologie ottime per quegli anni, ha volato dagli anni Novanta al Duemila quando, per un guasto all'astronave, è stata fatta rientrare nell'oceano. Ora Glast, con un peso simile a quello del precedente esperimento ma con il netto miglioramento delle tecnologie e dei rivelatori, specialmente a stato solido, riuscirà a fornire prestazioni decisamente migliori. Cosa ottenuta in parte, con una dimensione minore, anche da una missione italiana, denominata Agile (Astro-rivelatore Gamma a Immagini Leggero), che sta volando da un anno.

 

L'interesse nei confronti di questa missione però non è solo legato all’astrofisica. Quali sono le principali aspettative per un fisico delle particelle?
 

Una delle aspettative maggiori è che si possa dare una risposta all’enigma di quella che viene ormai chiamata materia oscura: si tratta di una componente dominante del nostro universo, superiore di sei-sette volte alla materia che conosciamo. Della materia oscura ci sono tante evidenze indirette, ma la chiave della sua natura non è stata trovata: ci sono buone premesse perchè Glast possa portare o alla sua scoperta, o ci possa dare con chiarezza i limiti delle teorie che ne prevedono l'esistenza.

 

Qual è la differenza tra le ricerche sulle alte energie condotte negli acceleratori, per esempio al Cern di Ginevra, e quella con Glast?
 

C'è in ambedue i tipi di ricerca il desiderio di scoprire le leggi fondamentali della natura. La principale differenza è che negli acceleratori le condizioni in cui studiamo la materia ad altissima densità energetica sono prodotte da noi, cioè da grandi macchine che fanno collidere le particelle elementari: lo stato iniziale è quindi ben noto, anche se poi le trasformazioni di questa densità di energia vengono approfondite e investigate in modo sofisticato. Quando si fa ricerca direttamente nello spazio, come nel caso di Glast, le condizioni dell'esperimento sono già prodotte e quindi il problema è di dedurre, in base ai segnali che arrivano sulla Terra, quale tipo di esperimento ha “imbastito” la natura.

 

Qual è stato il ruolo della ricerca italiana nella missione Glast?
 

La missione Glast è nata come proseguimento della precedente, perché gli americani avevano l'idea di usare una strumentazione più moderna, proprio quella sviluppata da fisici delle particelle. Per questa strumentazione - si tratta dei rivelatori al silicio - molti gruppi italiani che lavoravano al Cern erano probabilmente all'avanguardia mondiale. L'Italia, in particolare il gruppo di Pisa, ha portato questa tecnologia agli alti livelli di affidabilità richiesti dallo spazio e per una quantità di rivelatori veramente imponente. Il contributo italiano nel cuore di questo rivelatore è stato veramente di altissimo livello.

 

(a cura di Mario Gargantini)


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