Introduzione
L’alta quota rappresenta un laboratorio naturale unico per osservare i raggi cosmici, particelle ad altissima energia provenienti dallo spazio che interagiscono con l’atmosfera terrestre producendo radiazione ionizzante. A quote di volo commerciali, siamo esposti a un livello di radiazione significativamente più alto rispetto alla superficie terrestre, e misurare questi fenomeni diventa un modo concreto per comprendere come la radiazione cosmica venga modulata dall’atmosfera e dal campo magnetico terrestre.
Vedi anche: In volo verso Nord
Oppure: In viaggio verso Tromso
Recentemente abbiamo monitorato un volo tra Malpensa e Reykjavik, raccogliendo dati su tre tipi principali di radiazione: due canali di radiazione gamma e particelle cariche, chiamati Radiation-1 e Radiation-2, e un terzo dedicato esclusivamente ai muoni. L’analisi è stata condotta separando le fasi di andata e ritorno e applicando una regressione lineare ai dati, così da evidenziare le tendenze principali durante il volo. Il rivelatore utilizzato è l'affidabile AMD5ALI.
Strumento AMD5ALI insieme a un dosimetro che indica un livello di radioattività intorno a 3 microsievert per ora.
L’andata: aumento verso nord
Durante il viaggio verso Reykjavik, i dati mostrano un aumento costante della radiazione ionizzante. Radiation-1 e Radiation-2 presentano pendenze positive significative, rispettivamente 0.476501 e 0.466028, mentre i muoni crescono più lentamente, con una pendenza di 0.0211279. Questo andamento è coerente con quanto ci si aspetta: avvicinandosi all’Islanda, la latitudine aumenta e il campo magnetico terrestre, meno intenso alle alte latitudini, permette a una maggiore quantità di particelle cosmiche di penetrare fino all’aeromobile.
I grafici evidenziano chiaramente una crescita graduale ma costante della radiazione, mostrando come anche il volo commerciale diventi un piccolo laboratorio di fisica in movimento. I muoni, pur mostrando un incremento meno marcato, confermano la loro presenza costante ad alta quota e la loro minore sensibilità ai cambiamenti di latitudine.Il ritorno: un piccolo mistero
Al ritorno verso Malpensa, seguendo il percorso inverso verso latitudini più basse, ci si aspetterebbe una diminuzione dei valori di radiazione con valori analoghi, ma in direzione opposta. I dati in effetti mostrano una diminuzione: Radiation-1 e Radiation-2 presentano però pendenze più basse (0.151562 e 0.142241); mentre i muoni diminuiscono ancora più lentamente, con una pendenza di 0.0087151.
Questa apparente anomalia può essere interpretata alla luce di fattori esterni come l’attività solare: variazioni temporanee del campo magnetico solare o flussi di particelle solari ad alta energia possono modulare il flusso di radiazione cosmica, aumentando temporaneamente i valori anche verso latitudini più basse. Altre possibili cause includono variabilità atmosferica o fenomeni legati alla diversa quota aerea, è invece da escludere un problema strumentale in quanto la coerenza tra i tre canali suggerisce un effetto reale, legato all’ambiente cosmico.Analisi e considerazioni
Confrontando i dati di andata e ritorno emerge chiaramente come la radiazione cosmica sia influenzata da più fattori contemporaneamente. Sia l’andata che il ritorno confermano la teoria del gradiente geomagnetico: più ci si sposta verso nord, maggiore è la radiazione. Il ritorno, comunque, evidenzia come fenomeni esterni come l’attività solare possano temporaneamente modificare questo comportamento, generando valori che non seguono l’andamento previsto. I muoni, pur diminuendo in misura più contenuta, confermano l’effetto globale della radiazione ad alta quota, mostrando una presenza costante ma modulata. Questa esperienza dimostra come anche un semplice volo commerciale possa trasformarsi in un laboratorio di fisica delle particelle: ogni cambiamento di latitudine, ogni escursione altimetrica e ogni variazione solare contribuiscono a creare una sinfonia complessa di particelle cosmiche, visibile solo attraverso misure dirette e strumenti dedicati.
Le misure a Reykjavik
Il lavoro di analisi è proseguito anche a Reykjavik con una misura in hotel. Proprio per via dell'effetto di latitudine è solitamente atteso un valore maggiore di muoni, ma per questo tipo di misure servono osservazioni di lungo periodo. Come emerso anche dai valori a Tromso, una statistica così bassa non è sufficiente per mostrare l'effetto atteso. Per curiosità viene riportato comunque il confronto.
Confronto tra i livelli di raggi cosmici a Tromsø (70° N), Reykjavik (64° N) e Venegono I. (Varese, 45° N)
Il grafico mostra il confronto tra le medie dei dati (cpm).
Postazione di misura.
Aurore a Reykjavik
L'Islanda, dal punto di vista magnetico è situata in una zona ideale per le osservazioni delle aurore polari, tuttavia è anche nota per avere un clima estremamente instabile, forse anche per questo non esistono centri di ricerca dedicati. Durante il periodo di soggiorno infatti non ci sono state notti serene e quindi tale possibilità è sfumata.
"Aurore" a Reykjavik
Aurora boreale dal museo "Reykjavik Northern Lights Center".
Conclusioni
Le misurazioni effettuate tra Malpensa e Reykjavik confermano diversi aspetti fondamentali della fisica dei raggi cosmici. La radiazione aumenta con l’altitudine e con la latitudine, come mostrato dall’andata, mentre la piccola anomalia osservata al ritorno suggerisce che la radiazione cosmica è modulata anche da fattori esterni come l’attività solare. I muoni, sebbene più stabili, rispondono anch’essi a queste variazioni, confermando la complessità del fenomeno. Questa esperienza sottolinea l’importanza di osservazioni dirette e continue: solo misurando in condizioni reali è possibile comprendere appieno la dinamica dei raggi cosmici e il loro impatto sulle alte quote.
_astroparticelle.it
Detector-dosimeter
I rivelatori della serie AMD (Astroparticle Muon Detector) sono rivelatori costruiti con tubi di Geiger e Müller (GMT), il numero identificativo indica una diversa tipologia di costruzione e di utilizzo. Dal 2010 sono stati costruiti decine di modelli derivati da 13 prototipi diversi. Il loro funzionamento per rivelare i raggi cosmici (prevalentemente muoni) è fondato sul "metodo delle coincidenze" tra due o più sensori ed è stato ideato da Walther Bothe e Bruno Rossi negli anni trenta.
AMD5ALI utilizza tre sensori GMT, quindi oltre ai muoni rivela molte altre particelle; lo strumento infatti è stato dotato di datalogger per registrare i dati su tre canali indipendenti.
"La vita in un guscio di plasma" il nuovo libro di Marco Arcani 03.08.2026
La Terra è molto più di ciò che vediamo. Da lontano essa appare come una fragile sfera azzurra sospesa nello spazio. Ma osservata con gli "occhi" di una particella elementare, la Terra assume un aspetto completamente diverso: un nucleo protetto da un immenso guscio di plasma, immerso in una rete di campi elettrici e magnetici che la collegano al Sole e all'ambiente cosmico.Quel guscio invisibile non è soltanto una curiosità della fisica spaziale. È probabilmente uno degli ingredienti fondamentali che hanno permesso alla vita di nascere, evolversi e sopravvivere sul nostro pianeta.
La vita in un guscio di plasma accompagna il lettore in un viaggio attraverso magnetosfera, plasmasfera, fasce di Van Allen, aurore polari, raggi cosmici e missioni spaziali, mostrando come questi fenomeni siano parte di un unico sistema profondamente interconnesso.
Ma il libro propone anche una riflessione sul modo in cui costruiamo la conoscenza scientifica. Quando un modello riesce a spiegare solo parte dei fenomeni osservati, è legittimo chiedersi se esistano prospettive diverse, capaci di descrivere la Natura in modo più completo. Lo spirito della scienza non consiste nel difendere un paradigma, ma nel metterlo continuamente alla prova.
La scienza progredisce quando cambia il modo in cui osserviamo la realtà. A volte non servono soltanto strumenti sempre più potenti, ma anche nuovi punti di osservazione e la capacità di vedere con occhi nuovi quello che ci circonda da sempre. Il guscio di plasma della Terra è un esempio di come una prospettiva diversa possa rivelare una connessione profonda tra il nostro pianeta, il Sole e l’intero universo.
Misure di raggi cosmici con il pallone sonda del progetto SEM 3.07.2026
Nell’ultimo numero del "Giornale di Fisica" della SIF (Vol. 67, N. 2, aprile-giugno 2026) è stato pubblicato l'articolo sui risultati ottenuti dal Progetto SEM, realizzato dagli studenti del Liceo Scientifico di Cariati (CS), guidati dal Prof. Domenico Liguori.
Ricordiamo che il pallone sonda è stato lanciato da Paola il 20 ottobre 2025, portando nel "vicino spazio" la strumentazione progettata per effettuare importanti esperimenti a quelle altitudini.
Il Progetto SEM è stato il risultato di una grande partecipazione tecnica e scientifica, con il contributo diimportanti enti di ricerca italiani, docenti, studenti e professionisti dove ABProject Space ha lavorato a fianco degli studenti e dei docenti nella progettazione della sonda e nelle attività di simulazione, lancio e recupero...

Fonte: Società Italiana di Fisica
AMS svela nuovi segreti sui raggi cosmici 12.07.2026
L’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), installato sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), dal 2011 ha analizzato oltre 200 miliardi di particelle. Ora la collaborazione AMS ha dimostrato che la tradizionale divisione dei raggi cosmici in soli due gruppi è incompleta. I raggi cosmici sono stati tradizionalmente classificati in particelle primarie, prodotte e accelerate da sorgenti astrofisiche, e particelle secondarie, generate quando i raggi cosmici primari interagiscono con la materia durante il loro viaggio nella Galassia (ad esempio in atmosfera). Grazie a 13,5 anni di dati e all’analisi di circa un milione di raggi cosmici composti da elementi pesanti, AMS ha scoperto che entrambi i gruppi presentano popolazioni differenti, in base alla loro rigidità magnetica. I risultati rivelano quindi quattro classi distinte di raggi cosmici: due tipi di raggi cosmici primari e due tipi di raggi cosmici secondari. La scoperta è stata resa possibile dalle misurazioni precise di cinque elementi pesanti — fosforo, cloro, argon, potassio e calcio — che portano a 20 il numero totale degli elementi studiati da AMS. I nuovi risultati dimostrano che la produzione e la propagazione dei raggi cosmici sono processi molto più complessi di quanto ipotizzato in precedenza...
Fonte: CERN Bulletin
Scoperta una possibile origine dei raggi cosmici ultra-energetici 15.05.2026
L’Osservatorio cinese LHAASO potrebbe aver identificato una delle sorgenti dei raggi cosmici più potenti della Via Lattea. La ricerca si concentra sul cosiddetto “knee” (“ginocchio”) dello spettro dei raggi cosmici, una regione energetica ancora poco compresa. Secondo i dati raccolti, i microquasar sarebbero capaci di accelerare protoni fino a energie di 1 petaelettronvolt (PeV). Questi sistemi agirebbero quindi come giganteschi acceleratori naturali di particelle. I raggi cosmici sono particelle ad altissima energia provenienti dallo spazio profondo, composte soprattutto da protoni e nuclei atomici. Studiare la loro origine è una delle grandi sfide aperte dell’astrofisica moderna. Il problema principale è che i campi magnetici dell’universo deviano le particelle, cancellando le tracce della loro provenienza. Per questo gli scienziati usano raggi gamma e neutrini come “messaggeri” indiretti delle sorgenti cosmiche. LHAASO, situato ad alta quota in Cina, è oggi uno degli strumenti più avanzati al mondo per osservare questi fenomeni estremi...

Fonte: The Innovation
Il libro AstroParticelle
26.09.2013 - Un viaggio scientifico tra i raggi cosmici raccontato attraverso la storia, le invenzioni i rivelatori e gli osservatori; senza trascurare gli effetti che essi producono coinvolgendo numerose discipline scientifiche tra cui astrofisica, geofisica e paleontologia.
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