Una bella pagina di didattica e ricerca sta per essere scritta in Calabria
Grazie anche ai docenti e agli studenti dell’Istituto Istruzione Superiore di Tropea
Da oltre un secolo sappiamo che nell’aria è presente una radiazione ionizzante capace di percorrere notevoli distanze prima di essere assorbita e per questa caratteristica si è guadagnata l’aggettivo “penetrante”. Agli inizi del XX secolo si riteneva che fosse prodotta dagli elementi chimici radioattivi presenti sulla Terra. In particolare sulla terra ferma e in misura molto minore nell’acqua del mare e nell’aria. Il mistero che ammantava questa radiazione era reso ancor più fitto dalla scarsa conoscenza dei meccanismi fisici che regolano l’atomo. Si sapeva che gli atomi erano capaci di emettere radiazioni ionizzanti ma non il perché e il come. Gli studi condotti nei primi 30 anni dello scorso secolo furono miliari per il progresso scientifico nell’universo atomico e sub atomico. Queste scoperte hanno modificato profondamente il pensiero umano consentendoci di comprendere molti processi microscopici e con essi il funzionamento di una buona parte dell’Universo visibile. La radiazione ionizzante penetrante presente nell’aria ha origine dagli elementi chimici presenti sulla Terra oppure no? Se fosse extraterrestre quali informazioni possiamo ricavare sulla sua composizione e origine? Come possiamo misurarla? Con misure eseguite in aria e in acqua studenti delle scuole secondarie di II grado insieme a studenti del corso di laurea in fisica, proveranno a rispondere a queste domande.
L’esperimento:
Per gli studenti e le studentesse sarà l’occasione di partecipare ad una vera e propria ricerca scientifica, con strumenti professionali e tecniche proprie della ricerca di alto livello. Sono stati costruiti 5 gruppi di lavoro e a ciascun gruppo è stato consegnato un rivelatore sviluppato dall’INFN di Roma1, alloggiato in un contenitore ermetico prodotto dall’INFN di Roma3, il tutto assemblato presso il Gruppo Collegato di Cosenza. Il programma di acquisizione dati è stato scritto dagli studenti della magistrale in Fisica dell’UNICAL, mentre il sistema di boe e ancoraggio in acqua è stato progettato e realizzato dagli studenti delle scuole di Cariati e dell’IIS di Tropea.
Il cuore del progetto sono le misure che si svolgeranno il 31 maggio presso le acque del lago Arvo, quando nelle prime ore della mattinata gli studenti e le studentesse a bordo di un battello eseguiranno le misure a terra, in aria sopra l’acqua e in acqua a diverse profondità. Nel pomeriggio e durante i giorni successivi, saranno gli studenti stessi ad analizzare i dati raccolti dal rivelatore che hanno in consegna.
Le scuole
Saranno cinque i gruppi di lavoro che vede coinvolgere gli istituti scolastici calabresi protagonisti dell’ ambizioso progetto MoCRiL (Measurement of Cosmic Rays in Lake)
Ecco chi parteciperà:
Sono circa 70 gli studenti del territorio calabrese, provenienti dagli istituti di istruzione superiore di Catanzaro (E. Fermi), Cariati (Patrizi), Tropea (con il Liceo Scientifico “F.lli Vianeo”), Reggio Calabria (A. Volta) e studenti del dipartimento di fisica dell’UNICAL che si incontreranno presso il centro olimpico del lago Arvo (località Lorica del comune di San Giovanni in Fiore).
L’organizzazione di questa complessa attività di ricerca ha coinvolto la partecipazione a vari livelli dei ricercatori e tecnici dell’UNICAL, dell’INFN di Roma 1 e Roma 3 e dei docenti delle scuole coinvolte nel progetto. Questa attività rientra in quelle del progetto OCRA – Outreach Cosmic Ray Activities del gruppo collegato di Cosenza dell’INFN che si è occupato dell’organizzazione del progetto e del finanziamento della quasi totalità della strumentazione. L’attività dell’IIS Tropea del Dirigente Scolastico Prof. Nicolantonio Cutuli, ha coinvolto 12 studenti delle classi 2B, 3A e 3B del Liceo Scientifico “F.lli Vianeo” è guidati dal prof. Giuseppe Fiamingo, docente di fisica con più esperienze formative al Cern di Ginevra e ai laboratori dell’INFN. In questo mese i ragazzi con grande impegno si sono occupati, di misure e varie attività che si sono rivelati fondamentali per la realizzazione del progetto. Le studentesse e gli studenti eseguono giornalmente misure con lo strumento in loro dotazione nei due mesi che precedono l’incontro presso il lago Arvo prendendo così confidenza con i dati acquisiti nei loro rispettivi laboratori di Fisica della scuola. In una prima fase, i partecipanti, selezionati dal docente, sono stati già coinvolti alle attività proposte da OCRA per la giornata internazionale dei raggi cosmici (ICD – International Cosmic Day) del 2021 presso la sede INFN di Cosenza dove hanno raccolto i primissimi dati e ciascuna scuola li ha pubblicati in un Bookleet internazionale redatto dal centro di ricerca Desy di Amburgo.
L’esperimento:
Cercherà di replicare in chiave moderna la misurazione dei raggi cosmici nelle acque del lago Arvo eseguito per la prima volta nel 1911 da Domenico Pacini. Alla profondità di 10 mt verrà immerso un “sottomarino” contenente all’interno un cilindro contenente dei pallini di piombo come zavorra (4kg), un ArduSiPM, un sensore digitale BME280 per monitorare pressione, temperatura e umidità, un sensore GPS per tenere conto del tempo e della posizione, un microcontrollore M5Stack per gestire tutti i dispositivi e per la connessione in rete, una scheda microSD per salvare i dati. Il sottomarino verrà ancorato a delle zattere prodotte e progettate dagli studenti di Cariai e di Tropea. Ogni volta che una particella dei raggi cosmici attraversa lo scintillatore viene prodotto un segnale luminoso. Una parte di quest’ultimo viene convertita da un fotosensore al silicio (SiPM) in un piccolo segnale elettrico ed inviato ad una scheda ArduSiPM. La scheda alimenta il SiPm, analizza il segnale, lo digitalizza e lo invia ad un microprocessore M5Stack per eseguire le analisi online.
Il progetto OCRA OCRA – Outreach Cosmic Ray Activities è un programma del Comitato di Coordinamento della Terza Missione dell’INFN che raccoglie le attività di outreach sul tema dei raggi cosmici. Il progetto OCRA coinvolge docenti e ricercatori nelle sezioni INFN e università di Bari, Cosenza, Firenze, Lecce, Milano, Milano Bicocca, Napoli, Padova, Pavia, Perugia, Pisa, Roma, Roma Tor Vergata, Sassari, Siena, Torino, Trieste e, infine, i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, i Laboratori Nazionali di Legnaro, il GSSI – Gran Sasso Science Institute, e il TIFPA – Trento Institute for Fundamental Physics and Applications di Trento.
Il prof.re Giuseppe Fiamingo ringrazia il Dirigente scolastico Nicolantonio Cutuli e il prof. Marco Schioppa dell’UNICAL per questa opportunità. Il Dirigente dell’Istituto Superiore di Tropea prof. Nicolantonio Cutuli, ha commentato: «l’evento che vede i nostri ragazzi del Liceo Scientifico F.lli Vianeo di Tropea come veri e propri ricercatori, rappresenta un grande riconoscimento in contesti nazionali ed internazionali. La nostra scuola si propone, così, come luogo privilegiato per la valorizzazione del territorio».
Contatti per la stampa: Marco Schioppa 3470949331
Responsabile del gruppo OCRA di Cosenza
Giuseppe Fiamingo +39 3400820537
