Qualche anno fa, un risultato dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso ha fatto il giro dei giornali di tutto il mondo: l’esperimento BOREXINO è stato in grado di osservare in grande dettaglio il centro del Sole. Sì, proprio il centro del Sole, la zona dove l’idrogeno si trasforma in elio, consentendo alla stella a noi più vicina di produrre luce e calore. Per dirla con una metafora, abbiamo fatto la TAC al Sole, con il piccolo particolare che le dimensioni di questo oggetto celeste sono impressionanti: ha un raggio 100 volte più grande di quello del pianeta che ci ospita, o se preferite 4 miliardi di volte più grande dell’altezza di un uomo. Per ottenere un risultato del genere – mai ottenuto prima – abbiamo dovuto usare una particella stranissima, prodotta nel centro del Sole e capace di attraversare più di mezzo milione di chilometri di materia. Si tratta del neutrino, particella ipotizzata da Wolfgang Pauli nel 1930 e capita molto meglio novant’anni fa, grazie al nostro Enrico Fermi, che all’epoca lavorava a Roma. Chi fosse interessato a saperne di più trova qua sotto due bei libri e un paio di siti; nel primo si racconta un po’ la storia e di come ci siamo preparati a questo importante successo italiano, nel secondo c’è la notizia vera e propria, riportata dall’ufficio stampa dell’Istituto di Fisica Nucleare. Ma proprio mentre ve la sto raccontando, non riesco a evitare di chiedermi se, oltre a parlare di queste cose emozionanti e un po’ futuristiche, sia possibile introdurre in classe discorsi come questo senza dare impressioni scorrette. Mi domando in particolare: è così difficile convincerci che esistano davvero radiazioni invisibili all’occhio?
Vediamo un po’ cosa si può fare. Tutti abbiamo visto una radiografia, una di quelle immagini grazie alle quali si riesce a osservare l’interno del nostro corpo: sono ottenute adoperando i cosiddetti “raggi X”, scoperti alla fine dell’Ottocento. D’altro canto, non possiamo usare i raggi X in classe: sono pericolosi per la salute, se usati senza perizia. Sarebbe certo più facile parlare di onde radio (che in fondo non vediamo, ma usiamo), ma come convincere gli studenti più giovani che esistano davvero? Pensandoci meglio, ci sono anche altre interessanti possibilità, come ci ricorda la storia della scienza. In effetti, poco più di due secoli fa venne scoperto che il Sole emette diverse radiazioni invisibili che arrivano fino a noi. La scoperta avvenne utilizzando dei prismi di vetro: uno degli strumenti più istruttivi che esistano, a saperlo ben usare. Come tutti sappiamo, il prisma, esposto alla luce del Sole, produce un bell’arcobaleno di colori che vanno dal rosso al viola.
Nel 1800, l’astronomo inglese William Herschel si accorse che, nella zona oltre il colore rosso, dove apparentemente non c’era niente, si produceva comunque un effetto di riscaldamento: raggi invisibili! Poi, giusto un anno dopo, il fisico e chimico tedesco Johann Wilhelm Ritter notò che nella zona oltre il colore viola si produceva la trasformazione di certe sostanze chimiche, a opera di qualche altro raggio invisibile. In questo modo si capì che dal Sole arrivano radiazioni che si estendono oltre quelle di colore rosso, dette “raggi infrarossi” (IR), utilizzati dai moderni visori notturni o da certi tipi di termometri. Ed esiste anche della luce dalla parte opposta dell’arcobaleno, detta “ultravioletta” (UV) in quanto si estende oltre il colore viola. C’è la radiazione UV-A (lunghezze d’onda 315-400 nm) che causa le abbronzature, mentre l’UV-B (280-315 nm) che è molto più dannosa per la nostra pelle viene in gran parte assorbita dall’atmosfera. Poi c’è l’UV-C e dopo ancora i raggi X, loro stretti parenti; ma per fortuna questi non passano il filtro dell’atmosfera.
Potrebbe essere istruttivo provare a rivelare qualcuna di queste “luci invisibili” in classe. Nel caso, si noterà che i vetri non sono tutti uguali, e presentano assorbimenti diversi per le diverse lunghezze d’onda. Di regola, il vetro assorbe in buona parte la radiazione ultravioletta, il quarzo invece non lo fa. Le radiazioni IR più vicine al visibile (780 nm-3µm) passano attraverso il vetro. Tutto sommato, mi azzarderei a mostrare in classe la presenza di raggi infrarossi dal Sole; e da una veloce occhiata in rete, mi sembra che le possibilità di realizzare un’esperienza del genere siano parecchie. Per esempio, si potrebbe iniziare a consultare la descrizione dei colleghi dell’Agenzia Spaziale Italiana che riporto qua sotto. Oltretutto, per misurare gli effetti dell’innalzamento della temperatura, causati da questi raggi infrarossi, possiamo approfittare proprio di quei termometri agli infrarossi utilizzati durante l’emergenza sanitaria. Magari ci ricordano un frangente difficile, ma d’altro canto ormai li conosciamo tutti: perché non sfruttarli per offrire una lezione di scienza a scuola?
Francesco Vissani
Laboratori Nazionali del Gran Sasso
Fondatore premio ASIMOV per la cultura e la divulgazione scientifica
Per saperne di più
Paolo de Bernardis, Solo un miliardo di anni?, Il Mulino, 2016
Gianpaolo Bellini, Marco Bersanelli, Enrico Bonatti, Dai quark alle galassie, Hoepli, 2022
https://scienzapertutti.infn.it/1-come-funziona-il-sole-introduzione
https://www.lngs.infn.it/it/news/borexino-stelle-massive
https://www.ssdc.asi.it/ndr2016/doc/herchel-brochure_new.pdf
https://it.wikipedia.org/wiki/Termometro_a_infrarossi
Nel nostro catalogo: Breve storia dell’infinitamente piccolo 1, Breve storia dell’infinitamente piccolo 2, Breve storia dell’infinitamente piccolo 3 (di prossima pubblicazione), La particella fantasma (di prossima pubblicazione)