Ogni istante, anche mentre siamo seduti sul divano, lavoriamo al computer o leggiamo queste parole, particelle provenienti dallo spazio attraversano il nostro corpo. Non possiamo vederle, non possiamo sentirle e nella maggior parte dei casi non interagiscono praticamente con noi. Eppure sono ovunque. Tra queste ci sono soprattutto i neutrini, particelle subatomiche così elusive da essere spesso definite “particelle fantasma”.
Le stime indicano che circa 100 miliardi di neutrini possono attraversare il corpo di una persona ogni secondo. Mentre leggi questo articolo, quindi, una quantità enorme di queste particelle sta passando attraverso di te. La maggior parte proviene dal Sole, dove le reazioni nucleari producono continuamente enormi quantità di neutrini. Queste particelle viaggiano attraverso lo spazio e, diversamente dalla luce, possono attraversare la materia con una facilità impressionante.
Perché i neutrini attraversano il nostro corpo senza farci nulla?
Il motivo è legato alle loro caratteristiche fisiche. I neutrini non possiedono carica elettrica e hanno una massa estremamente piccola. Soprattutto, interagiscono molto debolmente con la materia. Questo significa che, per un neutrino, attraversare il corpo umano è quasi come attraversare uno spazio vuoto.
Milioni di miliardi di queste particelle possono quindi passare attraverso la Terra senza essere fermate. La probabilità che un singolo neutrino interagisca con un atomo del nostro organismo è estremamente bassa. Non dobbiamo dunque immaginare queste particelle come qualcosa che sta danneggiando continuamente le nostre cellule: nella stragrande maggioranza dei casi attraversano semplicemente il nostro corpo e proseguono il loro viaggio.
E non arrivano soltanto dal nostro sistema solare. Alcuni neutrini possono essere prodotti da eventi cosmici molto più lontani e violenti, come le esplosioni stellari. Studiare questi messaggeri permette agli scienziati di ottenere informazioni su fenomeni che si verificano a distanze enormi e che non sempre possono essere osservati direttamente attraverso la luce.
Come si possono osservare particelle quasi invisibili?
Proprio perché i neutrini interagiscono così poco con la materia, rilevarli è estremamente difficile. Gli scienziati devono utilizzare strutture gigantesche progettate per catturare quei rarissimi momenti in cui un neutrino interagisce con un’altra particella.
Uno degli esempi più spettacolari è IceCube, l’enorme osservatorio per neutrini situato sotto il ghiaccio dell’Antartide. Migliaia di sensori sono distribuiti in una porzione gigantesca del ghiaccio e cercano minuscoli segnali luminosi prodotti dalle interazioni tra neutrini e materia. È un modo sorprendente di fare astronomia: invece di osservare semplicemente la luce proveniente dall’universo, gli scienziati cercano di intercettare particelle che arrivano direttamente dagli eventi cosmici che le hanno generate.
Ma non ci sono soltanto neutrini
Il nostro corpo viene attraversato anche da altre particelle provenienti dallo spazio. I raggi cosmici, per esempio, sono particelle ad altissima energia che arrivano continuamente sulla Terra. Quando entrano nell’atmosfera, interagiscono con le molecole dell’aria e producono vere e proprie cascate di particelle secondarie.
Tra queste troviamo i muoni, particelle simili agli elettroni ma molto più pesanti. Alcuni riescono ad arrivare fino alla superficie terrestre e attraversano continuamente ciò che incontrano, compreso il nostro corpo. A livello del mare, il flusso è dell’ordine di circa un muone per centimetro quadrato al minuto: significa che anche le nostre mani vengono attraversate continuamente da queste particelle senza che ce ne accorgiamo.
I muoni, inoltre, non sono soltanto una curiosità della fisica. Sono diventati uno strumento scientifico estremamente utile. Poiché riescono ad attraversare grandi quantità di materiale, possono essere utilizzati per studiare strutture che non possiamo osservare direttamente. Una delle applicazioni più affascinanti è stata proprio l’esplorazione della Grande Piramide di Giza, dove la muografia ha permesso di individuare una grande cavità interna senza dover rimuovere le pietre della struttura.
Dobbiamo preoccuparci delle particelle cosmiche?
La risposta, per la vita quotidiana, è sostanzialmente no. Siamo continuamente esposti alla radiazione naturale proveniente da diverse fonti, compresa quella cosmica, ma il nostro organismo è da sempre immerso in questo ambiente.
La quantità di radiazione cosmica che riceviamo al livello del suolo rappresenta soltanto una parte dell’esposizione naturale complessiva. L’atmosfera terrestre, infatti, costituisce una protezione importante e riduce significativamente la quantità di radiazione cosmica che raggiunge la superficie.
La situazione cambia soprattutto ad altitudini elevate, dove l’atmosfera è meno spessa. Per questo l’esposizione alla radiazione cosmica è maggiore, per esempio, durante i voli aerei rispetto a quando siamo a terra. Anche in questo caso, però, per la maggior parte delle persone l’esposizione associata ai normali viaggi aerei rimane contenuta.
Siamo immersi nell’universo anche quando non ce ne accorgiamo
La cosa forse più affascinante non è nemmeno il numero enorme di particelle che attraversano il nostro corpo, ma ciò che questo fenomeno ci racconta sul nostro rapporto con l’universo. Non siamo mai veramente isolati dal cosmo. Anche quando ci troviamo in una stanza chiusa, sotto un tetto e apparentemente lontani da tutto ciò che accade nello spazio, particelle provenienti dal Sole e da regioni lontanissime dell’universo continuano a raggiungerci.
Alcune attraversano il nostro corpo quasi senza interagire con esso. Altre producono sciami di particelle nell’atmosfera. E alcune possono persino diventare strumenti con cui gli scienziati cercano di ricostruire eventi avvenuti a miliardi di chilometri da noi.
Ogni secondo, quindi, una piccola parte dell’universo attraversa letteralmente il nostro corpo. Noi non la vediamo e probabilmente non la percepiremo mai. Ma quelle particelle raccontano una storia iniziata molto prima della nostra nascita e destinata a continuare molto dopo di noi. Una storia cosmica di 13,8 miliardi di anni della quale, anche senza rendercene conto, facciamo parte.
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