Un racconto scritto da Storie Scientifiche per il CREF.

Domenico Pacini nacque nel 1878 a Marino (Roma) e si laureò in fisica nel 1902. Tre anni più tardi ottenne un posto di ruolo come assistente al Regio Ufficio Centrale di Meteorologia e Geodinamica. I suoi primi apporti alla fisica riguardavano lo studio della radiazione solare, il magnetismo e le ricerche sulla conducibilità elettrica attraverso i gas. Tra la fine dell’Ottocento e gli inizi del Novecento, la fisica sperimentale attraversò anni proficui. Wilhelm Conrad Röntgen scoprì i raggi X (1895), Antoine Becquerel studiò l’emissione spontanea di radiazioni ionizzanti da parte di elementi radioattivi, come l’uranio, arrivando a scoprire la radioattività, che fu approfondita in dettaglio dai coniugi Marie e Pierre Curie.

Ma un fenomeno, già osservato da Coulomb verso la fine del 1700, mancava ancora di una spiegazione. Gli elettroscopi (strumenti usati per stabilire se un corpo è carico elettricamente) seppur isolati nel migliore dei modi possibili, si scaricavano spontaneamente in aria. Più tardi si arrivò alla conclusione che la causa diretta della scarica era da attribuire alla ionizzazione dell’aria contenuta nell’apparecchio. La nuova domanda che i fisici si posero diventò: cosa causa questa prima ionizzazione?

Dalle prime misurazioni effettuate, fatte agli inizi del Novecento, si riscontrò che anche in ambienti isolati esiste una radiazione di fondo. Inizialmente si ipotizzò che questa radiazione provenisse dalla crosta terrestre, data la ricca presenza di minerali radioattivi (come l’uranite, principale fonte naturale di uranio).

Pacini, tra il 1907 e il 1911, iniziò una serie di esperimenti attui a spiegare l’enigma di questa ionizzazione degli elettroscopi. Proprio nel 1911 Pacini mise a punto una tecnica per misurare l’intensità della radiazione in profondità, racchiudendo l’elettroscopio in una scatola di rame e immergendolo a una profondità di tre metri dalla superficie del mare, e a otto metri di distanza dal fondo. Con lo stesso strumento eseguì prove anche nel lago di Bracciano, trovando che le radiazioni si attenuavano di circa il 20% in profondità, in accordo con l’assorbimento da parte dell’acqua di una radiazione proveniente dall’esterno. Affermò dunque che “a causa del potere assorbente dell’acqua e della quantità minima di sostanze radioattive in mare, l’assorbimento della radiazione proveniente dall’esterno avviene, dunque, quando l’apparecchio è immerso”.

La teoria comunemente accettata all’epoca era che la radioattività naturale provenisse esclusivamente dalla disintegrazione di materiali radioattivi nella crosta terrestre. Le misurazioni di Pacini affermavano che le origini della radiazione andava ricercata altrove.

Pacini pubblicò i risultati nel febbraio del 1912 con il titolo “La radiazione penetrante alla superficie ed in seno alle acque”. Nella conclusione scrisse:

“Esiste nell’atmosfera una sensibile causa ionizzante, con radiazioni penetranti, indipendente dall’azione diretta delle sostanze radioattive del terreno”.

Pacini aveva appena scoperto i raggi cosmici.

Contemporaneamente il fisico austriaco Victor Hess, tra il 1910 e il 1913, misurò le radiazioni penetranti in ascensioni in mongolfiera. Furono eseguite una decina di spedizioni ma la più importante fu fatta il 7 agosto 1912, quando la mongolfiera arrivò a toccare quota 5.200 metri. A quell’altezza la radiazione misurò un valore doppio rispetto a quella riscontrata sulla superficie terrestre. Voli successivi, effettuati dal tedesco Werner Kolhörster confermarono che a nove chilometri di altezza la radiazione era dieci volte superiore a quella della terra.

Victor Hess è, ad oggi, riconosciuto come lo scopritore delle radiazioni extraterrestri. Lui stesso le ribattezzò Höhenstrahlung (radiazione dall’alto), e che successivamente furono chiamati raggi cosmici dal fisico americano Robert Millikan. Domenico Pacini invece cadde nel dimenticatoio.

Arrivò a ottenere una cattedra all’Università di Bari, diventando il direttore dell’Istituto di Fisica nel 1928. Morì nel 1934.

I lavori di Pacini e Hess vennero accettati dalla comunità scientifica solamente dopo svariati anni, tant’è che Hess ricevette il Premio Nobel solo nel 1936; Pacini, defunto due anni prima, era per regolamento non candidabile ma sembra, da quanto risulta agli atti, che i suoi contributi fossero ben noti alla Reale Accademia delle Scienze svedesi. Hess, in tarda età, riconobbe il contributo di Pacini.

 

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https://www.bo.infn.it/herab/people/zoccoli/didattica/esperimenti_fisica/E3_Raggi_cosmici_Esperimento_pacini.pdf?fbclid=IwAR0pmf_maMstFGOR8tQxEP116Qya5o_w3XBxBU6oLm4f1rwFU92MdlUcbXM