L'esperimento Cloud del CERN

Ricerca di fisica fondamentale del CERN ci aiuta a risolvere i misteri del nostro universo. La comprensione del cielo è oggi un po’ più chiara grazie all’esperimento Cloud del CERN .

L'esperimento Cloud ha recentemente scoperto una reazione che genera minuscole particelle che formano i semi per le nuvole. Questa scoperta, potrebbe aiutare gli scienziati a costruire migliori modelli climatici. L'esperimento è stato progettato per studiare l'effetto dei raggi cosmici sul “cloud- formazione ", ma nel processo che abbiamo costruito in una camera -afferma Jasper Kirkby, che guida Cloud- può rispondere a un sacco d’incognite circa gli aerosol e le nubi ". "Ciò che è veramente notevole è che questi processi sono molto poco conosciuti a livello di microfisica fondamentale, eppure così importanti per il clima.                    "Il vapore acqueo condensa per formare goccioline di nubi sulle particelle liquide o solide piccoli nell'atmosfera e il tutto viene chiamato aerosol . "Tutte le goccioline di nubi  si formano su una particella di seme aerosol , -dice Kirkby - perchè l'acqua non può condensare spontaneamente in atmosfera .Il cinquanta per cento di aerosol sono terrestri - proveniente da fonti come spruzzi del mare e le tempeste di polvere. Ma l'altro 50 per cento viene etero - creato in cielo dalla condensazione dei vapori di traccia.                                                       Come questi aerosol eterei sono realizzati, come si formano e la loro influenza sul clima non è ben compreso, secondo il gruppo intergovernativo di esperti sul cambiamento climatico.         Le nuvole hanno sia un effetto riscaldante e di raffreddamento del pianeta. Riflettono i caldi raggi del Sole lontano dalla Terra, ma anche assorbono calore emesso dalla superficie terrestre e irradiano una parte di questo calore verso il basso. L'attuale effetto complessivo di nuvole è di raffreddare la Terra, secondo il rapporto IPCC. L'esperimento Cloud ha studiato il ruolo che composti contenenti azoto chiamati ammine svolgono nella formazione di particelle di aerosol. Le ammine sono prodotti da entrambi i processi naturali e processi artificiali, come l'agricoltura ed esistono nell'atmosfera in concentrazioni minime - un minuscolo paio di molecole di ammina per mille miliardi di molecole d'aria. I ricercatori Cloud hanno scoperto che, nonostante la loro scarsità, le ammine formano prontamente particelle di aerosol stabili con acido solforico, che è presente in atmosfera a circa una molecola ogni mille miliardi di molecole d'aria. L'esperimento ha rilevato che il tasso col quale le ammine e molecole di acido solforico formano particelle di aerosol in laboratorio corrisponde ai tassi osservati in atmosfera - che suggeriscono che le ammine offrono un importante contributo per le misteriose aerosol eteree .                                                                                                    "Questa è la prima volta, in laboratorio o in atmosfera, che abbiamo osservato produzione di particelle atmosferiche e saputo esattamente quali molecole sono coinvolte , -dice Kirkby – e tuttavia le nostre misurazioni lasciano aperta la possibilità che la formazione di aerosol nell'atmosfera può anche procedere con altri vapori . "                                                        

L'esperimento Cloud utilizza una camera di ultra -clean appositamente progettata per simulare e controllare le condizioni atmosferiche. Crea aria ultra pura da azoto e ossigeno dalla miscelazione dei due liquidi criogenici e, dopo l'aggiunta di acqua, presenta tracce di altri vapori atmosferici. Gli scienziati hanno poi monitorato i tipi di particelle che si formano e misurato il tasso di produzione.                                                                                                           Ricercatori Cloud simulando la radiazione ionizzante dei raggi cosmici bombardando la camera con i pioni prodotti dal CERN Proton Synchrotron, parte fondamentale del complesso di acceleratori del CERN, che dà anche una spinta a particelle dirette verso il Large Hadron Collider. Il risultato ha mostrato che le ammine e acido solforico formano tali particelle stabili che l' introduzione di raggi cosmici ha poco effetto sulla formazione di particelle.                                                                                                                                                      Ma le note di Kirkby sostengono che l'effetto di ionizzazione può essere diverso per le altre particelle di aerosol, per cui l'influenza dei raggi cosmici sulle nubi e il clima rimane una questione aperta.