È il 7 agosto 1912. In un campo nei pressi della città boema di Aussig, all’epoca austriaca e oggi ceca, un pallone aerostatico si alza portando tre persone fino alla quota di 5000 metri. A dirigere la spedizione scientifica è il fisico Victor Franz Hess. L’intento di Hess è quello di misurare le cariche elettriche presenti nell’aria a diverse quote. Nei primi 600 metri di salita gli strumenti misurano una carica elettrica che progressivamente si indebolisce, come se la sorgente del fenomeno sia situata a terra. Tuttavia salendo via via a quote più alte la carica elettrica aumenta. “I risultati delle mie osservazioni, scriverà Hess in un articolo del novembre del 1912, si spiegano nel modo migliore assumendo che una radiazione di alto potere penetrante entri nella nostra atmosfera da fuori”. Hess non poteva allora sospettare che le radiazioni da lui scoperte, chiamate da Millikan nel 1925 “raggi cosmici”, avrebbero costituito il filo conduttore di una delle più grandi avventure della scienza del XX secolo, ancora oggi ricca di enigmi e sorprendenti risultati.

Come si chiarì nei decenni successivi, i raggi cosmici sono costituiti da particelle cariche, in larga parte protoni. Queste arrivano continuamente sul nostro pianeta da tutte le direzioni con energie che possono essere anche assai più grandi di quelle prodotte negli acceleratori (compreso quello in funzione oggi a Ginevra, il Large Hadron Collider, LHC). La loro origine è ancora per molti versi un affascinante enigma. Fino agli anni 1950, cioè fino all’avvento degli acceleratori di particelle, i raggi cosmici sono stati lo strumento privilegiato per lo studio del mondo delle particelle di dimensioni subatomiche, inaugurando quella che è oggi nota come fisica delle alte energie. Nei raggi cosmici vennero osservate le prime particelle di antimateria (i positroni) e i primi processi in cui l’energia creava particelle materiali che in frazioni di secondo cessavano di esistere dando origine a nuove particelle. Ma i raggi cosmici non sono stati preziosi solo nello svelare il mondo dell’ultrapiccolo (e chissà che non lo ridiventino nel futuro). Essi hanno anche aperto nuovi orizzonti nell’astrofisica e nella cosmologia, inaugurando settori di ricerca ancora oggi fiorenti. Parte delle informazioni portate dai raggi cosmici sui fenomeni che avvengono nelle lontane regioni attraversate nel loro viaggio verso la Terra sono state decifrate, mentre parte aspettano ancora di essere comprese. E ancora vengono messe alla prova teorie sulla loro origine, che coinvolgono fenomeni che hanno luogo nelle stelle e nelle enormi masse di gas rarefatti che riempiono lo spazio interstellare.

Tra i grandi protagonisti nelle ricerche sui raggi cosmici vi è sicuramente Bruno Rossi (Venezia, 1905 - Cambridge, USA, 1993), che a Padova svolse fondamentali attività di ricerca e didattica dal 1932 e il 1938, anno in cui fui costretto a lasciare l’Italia per le infami leggi razziali. A lui si deve, tra l’altro, il progetto e la realizzazione del nuovo Istituto di Fisica, oggi Dipartimento di Fisica, dell’Università di Padova. E a Bruno Rossi ed Enrico Fermi si deve in larga parte la rinascita della scuola di fisica italiana, oggi una delle migliori del mondo.

Giulio Peruzzi