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.
Il
progetto EEE
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, in fase avanzata di realizzazione, rappresenterà uno
strumento di grande rilevanza scientifica per i ricercatori interessati ad un
settore di ricerca che presenta ancora molti punti oscuri, e costituira’ per
insegnanti e studenti una opportunità unica di avvicinarsi al mondo della
ricerca fondamentale e tecnologica.
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 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.
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 segnal; 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 sara’ 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 piu’ 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, entro la fine dell’anno il rivelatore verrà 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.
Per
il momento, 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.
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
www.cannizzaroct.it
Info
su CERN
www.cern.ch
Info
su INFN
www.infn.it