Progetto EEE - Extreme Energy Events
Il progetto prevede il coinvolgimento di numerose scuole distribuite sull’intero territorio nazionale nella realizzazione e nell’utilizzo di una serie di rivelatori di muoni cosmici, particelle prodotte nell’interazione tra i raggi cosmici primari provenienti dallo spazio e l’atmosfera terrestre. Attualmente sono una ventina le scuole superiori che fanno parte del progetto; esso vede impegnati nella sua realizzazione il Centro “Enrico Fermi”, il Centro europeo di ricerche nucleari (CERN) di Ginevra, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) i cui Laboratori Nazionali e Sezioni rappresentano i punti di riferimento per la parte tecnico-scientifica del progetto, la Fondazione e centro di cultura scientifica “Ettore Majorana” (FCCSEM) di Erice. A livello locale, due sono le scuole superiori impegnate in questo progetto: l’ITI “S.Cannizzaro” e il Liceo Scientifico “G.Galilei”.
Il sistema di rivelatori, (già in funzione quello presso l'ITI "S. Cannizzaro"), rappresenta uno strumento di grande rilevanza scientifica per i ricercatori interessati ad un settore di ricerca che presenta ancora molti punti oscuri, e
costituirà per insegnanti e studenti una opportunità unica di avvicinarsi al mondo della ricerca fondamentale e tecnologica.
L’esperienza dell’ITI Cannizzaro di Catania nel progetto MIUR “Extreme Energy
Events – La scienza nella scuola”.
La
scuola politecnica catanese ITI Stanislao Cannizzaro aderisce al progetto del
MIUR “Extreme Energy Events (EEE) – La scienza nella scuola”, diretto dal prof.
Antonino Zichichi, che attraverso una sinergia tra Scuola, Università ed Enti di
Ricerca vuole portare la scienza nelle scuole attraverso la fisica dei raggi
cosmici.
Esperienza dell’ITI Cannizzaro al CERN
L’aspetto singolare del progetto EEE sta nel coinvolgimento diretto di studenti
e insegnanti nella fase di costruzione dei rivelatori, del loro monitoraggio e
dell’analisi dati.
In questa
ottica si colloca l’esperienza - sostenuta dal Dirigente Scolastico prof.
Salvatore Indelicato - di due insegnanti e tre studenti del Cannizzaro, che per
una settimana nel mese di marzo 2008 hanno lavorato presso il CERN di Ginevra
alla costruzione di alcuni moduli del telescopio, che verrà successivamente
ospitato presso un laboratorio opportunamente destinato all’interno della scuola
catanese entro il corrente anno.
Questa
missione è arrivata dopo una fase preparatoria consistita di una serie di
attività seminariali e di stage presso il Dipartimento di Fisica dell’Università
di Catania condotte dal prof. Francesco Riggi del Dipartimento di Fisica
dell’Università di Catania e della sezione INFN di Catania, coordinatore locale
del progetto EEE, e dai suoi collaboratori.
In
queste attività gli insegnanti e gli studenti del Cannizzaro hanno potuto
confrontarsi con le problematiche della rivelazione di particelle ionizzanti,
con l’uso di contatori Geiger e di scintillatori, e i problemi relativi
all’acquisizione e all’analisi dei dati.
La
missione al CERN ha quindi rappresentato il momento della realizzazione concreta
del rivelatore, che ha visto impegnato il gruppo per cinque giorni lavorativi
dalle ore 9 alle 17, coadiuvato dal personale tecnico scientifico del
laboratorio ginevrino e dai ricercatori catanesi afferenti al progetto.
Insegnanti e studenti hanno portato a termine la costruzione dei tre moduli del
rivelatore per muoni cosmici nel tempo a disposizione, ricevendo attestazioni di
elogio per la qualità del lavoro svolto e la serietà e l’impegno dimostrati.
A questa
attività di costruzione è stata affiancata una azione di formazione e didattica
attraverso una serie di presentazioni sulle attività di ricerca svolte presso il
CERN e sulle applicazioni tecnologiche delle stesse.
Il
gruppo ha inoltre potuto usufruire di una straordinaria visita alle aree
sperimentali sotterranee dove si stanno installando i grandi rivelatori di
particelle presso il nuovo acceleratore LHC in fase di completamento. Quando
questo entrerà in funzione nel 2007, sarà la macchina acceleratrice più potente
mai costruita, capace di creare nelle collisioni nucleari condizioni vicine a
quelle presenti all’origine dell’universo, pochi istanti dopo il cosiddetto Big
Bang. In particolare, la visita dell’area dell’esperimento ALICE destinato alla
ricerca del quark-gluon plasma, lo stato della materia presente nelle fasi
iniziali di evoluzione dell’universo, ha comunicato a studenti e insegnanti una
grande impressione ed emozione. Anche la visita alla mostra Microcosm, che
illustra lo straordinario sviluppo delle conoscenze fondamentali della fisica
delle particelle e delle tecnologie che sono state via via sviluppate per
acquisirle è stato di grande stimolo grazie all’uso di una didattica innovativa
ed estremamente efficace.
Non
sono mancate in questo periodo ginevrino le occasioni per visitare la città e
per apprezzarne le tante qualità.
Al
ritorno dalla missione al CERN tutti i partecipanti hanno riportato la forte
percezione di cosa sia un grande laboratorio di ricerca e più in generale il
mondo della ricerca fondamentale. Una percezione che nasceva dall’osservare la
presenza di scienziati e tecnici di tutti i paesi del mondo impegnati su
obiettivi comuni, senza barriere di razza, di cultura, di tradizioni e credo
religioso, dal cogliere l’entusiasmo e l’emozione nelle interviste, nei dialoghi
e nelle riflessioni delle persone coinvolte in questi progetti di ricerca, la
curiosità e il desiderio di conoscenza, l’impegno lavorativo, lo spirito
autenticamente europeo, internazionale che caratterizza la grande comunità dei
fisici.
Il
rivelatore MRPC e i raggi cosmici
Il
rivelatore di muoni cosmici che il gruppo del Cannizzaro ha costruito al CERN di
Ginevra è costituito da tre piani di rivelatori, basate sulla tecnologia MRPC (Multigap
Resistive Plate Chambers), di circa 2 metri quadrati di
superficie ciascuna; esso presenta una struttura a sandwich costituita da due
piani esterni di elettrodi metallici suddivisi in strisce longitudinali (strip),
connessi con un sistema di lettura e acquisizione del segnale; tra i due piani
una coppia di vetri resistivi ai quali viene applicata una tensione di lavoro di
circa 10000 volt e al suo interno un insieme di lastre di vetro intervallate da
strati di gas nei quali avvengono i processi di ionizzazione prodotti dai muoni
cosmici che attraversano il rivelatore. Ciascuno di questi piani sarà sensibile
alla posizione, consentendo di ricostruire la traiettoria di ciascun muone. Ogni
scuola del progetto sarà inoltre dotata di un’antenna e di un sistema GPS in
modo tale che i dati acquisiti dalla rete di telescopi MRPC posti nelle scuole
siano sincronizzati via satellite con quelli ottenuti presso altre scuole. La
tecnologia del rivelatore MRPC è derivata da quella utilizzata dal rivelatore
TOF all’interno del multirivelatore ALICE presso l’LHC del CERN.
Lo
scopo per cui questa rete di rivelatori viene costruita è quello di studiare i
raggi cosmici di altissima energia, di cui ancora oggi non si conosce con
esattezza l’origine; essi, prima di interagire con i nuclei dell’atmosfera
terrestre possono aver viaggiato per migliaia o milioni di anni. A seguito di
questa interazione essi danno origine a varie particelle di cui i muoni sono la
componenete più penetrante, capace di giungere fino a terra. La rivelazione di
questi muoni da parte della rete di rivelatori MRPC può fornisce agli scienziati
informazioni preziose sulle caratteristiche dei raggi cosmici originari
provenienti dallo spazio profondo.
Il
futuro del progetto EEE al Cannizzaro
Dopo
la costruzione, il rivelatore è stato installato presso il Cannizzaro dopo un
periodo di test presso le strutture del Dipartimento di fisica e
Astronomia/Sezione INFN di Catania. Il monitoraggio dello stesso, l’acquisizione
dati e la sua analisi richiederanno una intensa azione di formazione per
studenti e insegnanti.
Il
gruppo di lavoro del Cannizzaro ha realizzato un sito per inserirvi tutte le
notizie inerenti il lavoro al progetto EEE:
http://eeecatania.tk
Articolo su installazione rilevatore raggi cosmici al Cannizzaro
Presentazione del progetto all'Expobit 2008 presso l'ente fieristico "Le
Ciminiere" di Catania (pdf 3,94 MB)
Link
- Info
sul progetto EEE presso il Centro “Enrico Fermi”
www.centrofermi.it
- Info
sulle attivita’ didattiche relative alla fisica dei raggi cosmici presso il
Dipartimento di Fisica e Sezione INFN di Catania
www.ct.infn.it/~rivel/cosmic/cosmic.html
- Info
sulle attività EEE dell’ITI Cannizzaro, Catania
http://eeecatania.tk
- Info
su CERN
www.cern.ch
- Info
su INFN
www.infn.it
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