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Ricerca, didattica e divulgazione: nel Parco archeominerario di San Silvestro la fisica accompagna alla scoperta del cosmo

La Miniera del Temperino, nel Parco archeominerario di San Silvestro, è oggetto dalla fine del 2017 di un’importante attività sperimentale, condotta in sinergia da fisici e geologi dell’Università di Firenze, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).

La Miniera del Temperino, nel Parco archeominerario di San Silvestro, è oggetto dalla fine del 2017 di un’importante attività sperimentale, condotta in sinergia da fisici e geologi dell’Università di Firenze, dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).

 Per svolgere tale attività è stato installato all’interno della miniera il rivelatore MIMA, acronimo di Muon Imaging for Mining and Archaeology, un dispositivo all’avanguardia in grado di rivelare il passaggio dei muoni e ricostruirne la direzione di provenienza.

La radiografia muonica (muografia) è un’innovativa tecnica  non invasiva, simile alla radiografia a raggi-X, che permette di effettuare rilievi radiografici di strati di materiale molto spessi usando i muoni, particelle simili agli elettroni, presenti nei raggi cosmici.

I muoni, a seconda della loro energia e della densità del materiale attraversato, possono proseguire il proprio percorso in sotterranea anche per centinaia di metri, prima di essere definitivamente assorbiti.

Nella prima fase di studio l’attività di ricerca nel Parco di San Silvestro si è concentrata sull’utilizzo della radiografia muonica per ottenere una caratterizzazione tridimensionale della conformazione rocciosa dell’area della “Gran Cava”, situata al di sopra della galleria mineraria attualmente visitabile e interessata da scavi minerari in epoca etrusca, cinquecentesca, ottocentesca e novecentesca.

Il progetto MIMA-SITES, partito in questi giorni, rappresenta la prosecuzione dell’attività di ricerca e prevede di caratterizzare fisicamente l’area della miniera del Temperino, andando ad individuare sia eventuali zone a bassa densità, presumibilmente legate alla presenza di scavi minerari antichi, sia zone ad alta densità, legate alla presenza di filoni di minerali metalliferi.

In pratica si procederà alla ricostruzione tridimensionale dell’area tramite radiografia muonica, alla realizzazione del rilievo 3D e alla caratterizzazione geomeccanica degli ammassi rocciosi.

Il rilievo 3D verrà ricostruito utilizzando la tecnologia laser scanner per tracciare la struttura superficiale e la tecnologia georadar (da drone) per individuare eventuali strutture nel sottosuolo fino ad una profondità massima di 80 m.

La combinazione di questi dati con quelli relativi alla campagna tomografica eseguita in parallelo è finalizzata alla generazione di un modello tridimensionale utilizzabile anche per applicazioni in realtà aumentata. 

Seguendo la strada, che sta alla base dell’esperienza dei Parchi della Val di Cornia, di considerare il parco come un laboratorio di costante sperimentazione, anche scientifica, questo nuovo progetto va ad aggiungere ulteriore dinamicità a questa realtà.

Il parco rappresenta, infatti, un campo di sperimentazione scientifica importante in quanto il sistema di gallerie minerarie sotterranee presente al suo interno è ancora accessibile e questo aspetto ne fa una realtà particolarmente interessante sia dal punto di vista geologico, sia dal punto di vista sperimentale, considerando la peculiarità degli ambienti minerari.➔ Attività per il pubblico

La presenza al Parco di Guglielmo Baccani, dottorando presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Firenze e, da settembre 2020, titolare di un assegno di ricerca per il progetto MIMA-SITES (progetto di alta formazione finanziato dalla Regione Toscana – POR FSE 2014-2020 Asse A Occupazione – Azione A.2.1.7 e cofinanziato dalla Parchi Val di Cornia) consentirà di svolgere, parallelamente all’attività di ricerca, percorsi didattici pensati per far avvicinare i ragazzi al mondo della fisica attraverso il racconto di aneddoti e l’osservazione di fenomeni tratti dal quotidiano, che saranno spiegati e interpretati con gli occhi della scienza.

Grazie all’uso di un rivelatore portatile ad alto contenuto tecnologico, si potrà sperimentare in diretta l’andamento del flusso di muoni man mano che ci si addentra nella galleria mineraria. 

Percorsi speciali sono pensati anche per i visitatori del Parco; i primi appuntamenti sono previsti per sabato 10 e sabato 17ottobre con “Fisico da miniera – alla scoperta del cosmo”. Alle ore 15.00 i visitatori potranno partecipare ad una particolare visita accompagnati da Baccani che spiegherà il funzionamento del  rivelatore MIMA per far comprendere come possiamo sfruttare i raggi cosmici, la cui origine non è ancora completamente compresa, per svelare ad esempio antiche camere segrete all’interno delle Piramidi egizie o per prevedere la dinamica di un eruzione vulcanica.

Tutto questo per far capire come le particelle che arrivano dalle profondità del cosmo possano essere utilizzate per aumentare la conoscenza del mondo in cui viviamo.

Seguirà la visita guidata alla Miniera del Temperino abbinabile al percorso a bordo del treno della Galleria Lanzi-Temperino.➔ Guglielmo Baccani – note biografiche

Guglielmo Baccani è dottorando presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia di Firenze. Si è laureato in Fisica con il massimo dei voti con una tesi legata alla costruzione e al test del rivelatore MIMA, successivamente impiegato per le misure di radiografia muonica presso la miniera del Temperino, nel Parco archeominerario di San Silvestro.

Nel 2019 ha collaborato all’organizzazione dell’International Cosmic Day promosso dall’INFN di Firenze, una giornata di incontro tra studenti, insegnanti e ricercatori per scoprire, con una esperienza diretta di fisica, le informazioni che ci arrivano dall’Universo attraverso i raggi cosmici.

Ha contribuito attivamente alle edizioni del 2018 e 2019 di ScienzEstate, un evento di divulgazione scientifica promosso dall’Università di Firenze e rivolto alle scuole e alle famiglie.

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