La mostra si estende su quattro sale, dedicate a diverse parti della radiazione che raggiunge il nostro pianeta dalle profondità del Cosmo e che viene misurata ed analizzata dagli scienziati con gli strumenti piu' diversi, solitamente estremamente sofisticati e complessi, ottimizzati per rilevare i piu' piccoli dettagli delle informazioni che riceviamo.
Prima sala
Le particelle
Nella prima sala ci immergiamo nello spazio interstellare, immenso e buio. Sullo sfondo ci sono le luci delle stelle: questo spazio è solcato dai costituenti della materia, le stesse particelle cariche che costituiscono gli atomi, elettroni, protoni, ma che nel Cosmo vengono accelerate a grandissime energie quando passano nelle zone dove stanno avvenendo immensi cataclismi come l'esplosione di una supernova: si tratta dei Raggi Cosmici, scoperti nel 1912 da Victor Hess. . L'atmosfera terrestre ci difende dai Raggi Cosmici, essa è equivalente ad un tetto di alluminio spesso 3,5 m. Ma i raggi cosmici riescono a generare delle particelle secondarie molto penetranti, i muoni, che raggiungono facilmente la superfice terrestre. Nella mostra potrete entrare in una Doccia Cosmica e potrete vedere e fotografare per la prima volta l'intenso flusso di muoni che attraversa il vostro corpo tramite uno strumento derivato da quelli che i fisici dell‘ INFN usano regolarmente al CERN o ai Laboratori Nazioali del Gran Sasso per i loro esperimenti.
Le particelle prodotte nell' atmosfera potranno essere viste una ad una anche all'interno di una straordinaria Camera a Nebbia, dove sembrano materializzarsi dal nulla, senza sosta, formando gli arabeschi piu' strani. Video camera a nebbia
I rivelatori di Raggi Cosmici possono assumere le forme piu' strane. Talvolta sono compatti come gli esperimenti per i satelliti spaziali come PAMELA e AMS, l'esperimento per la ricerca dell' antimateria che verrà installato l'anno prossimo sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Talvolta sono lunghi decine di metri come l' esperimento ICARUS sotto i Laboratori Nazionali INFN del Gran Sasso: nella mostra è possibile calpestare una traccia di un raggio cosmico lunga 17 metri fotografata in tutti i suoi dettagli a con questo esperimento. Talvolta coprono una superficie di 3000 kmq come nel caso dell'esperimento AUGER nella pampas dell' Argentina.
Anche i luoghi in cui sono posti questi esperimenti sono molto diversi: lo spazio dove è possibile misurare direttamente i Raggi Cosmici, le viscere delle montagne dove sono posti i Laboratori INFN del Gran Sasso e operano gli esperimenti per lo studio dei neutrini e la ricerca della materia oscura, le profondità del mare dove si sta sviluppando per esempio il futuro esperimento per rivelare i neutrini cosmici di alta energia: NEMO a Capo Passero presso i Laboratori Nazionali INFN del Sud a Catania.
La scelta del luogo dove effettuare l'esperimento riguarda le proprietà delle particelle cosmiche che vengono studiate. In particolare per rivelare in neutrini è necessario filtrare tutti gli altri raggi cosmici proteggendosi dietro enormi spessori di materia.
Gli scienziati
Al centro della prima sala è presente una grande Sfera che rappresenta gli astri, i pianeti e le stelle, concentrazioni di materia immerse i enormi spazi freddi e vuoti. All'interno della Sfera il pubblico incontra la comunità scientifica dei tre Enti che studiano in Italia l' universo e le sue proprietà : INFN, INAF e ASI. Grazie ad uno straordinario effetto multimediale e interattivo sarà possibile ascoltare le testimonianze di alcuni protagonisti della ricerca contemporanea, i ricercatori che rappresentano la vasta comunità italiana, che in questo settore è una delle più prestigiose al mondo.
Seconda sala
La luce
All' uscita dalla prima Sala il visitatore entrare nel dominio della luce lo strumento per eccellenza per l'osservazione astronomica dell' Universo. Per millenni, incluso Galileo, l'uomo ha usato solo i suoi occhi per osservare la luce del cosmo. Ma la luce ha molti piu' colori di quanti non ne abbia un arcobaleno e l' Universo li possiede tutti.
Per potere vedere tutti i colori dell' Universo gli astrofisici si sono dovuti dotare di nuovi occhi, occhi artificiali in grado di vedere le onde radio, le microonde, i raggi infrarossi, i raggi ultravioletti, i raggi X e i raggi gamma, tutte espressioni dello stesso fenomeno rappresentato dalla luce visibile. Con questi nuovi occhi l'astrofisica ha espanso enormemente il suo raggio di azione negli ultimi 50 anni.
Telescopi e radiotelescopi sempre più potenti sono stati gli strumenti alla base di questa rivoluzione. Talvolta posti in cima alle montagne, talvolta nello spazio per vincere l'effetto di filtro dovuto all‘ atmosfera, che non è trasparente alla gran parte della radiazione luminosa. Telescopi con caratteristiche straordinarie, come il Large Binocular Telescope (LBT) installato negli Stati Uniti ma a cui l‘ Italia ha dato un grande contributo con l ‘INAF per la realizzazione delle innovative ottiche adattive. O il grande radiotelescopio dell' INAF in construzione in Sardegna (Sardinia Radio Telescope) che permetterà di seguire la traiettoria dei satelliti impegnati nelle missioni su Marte ma anche ascoltare il suono che viene generato dal frenetico ma regolare ruotare delle pulsars. Oppure il famoso Hubble Space Telescope che ci ha regalato le piu' straordinarie fotografie dell' universo giovane.
E i satelliti realizzati da ASI in collaborazione con INAF e INFN come Fermi, AGILE, Integral... che stanno esplorando i segnali provenienti dalla parte più violenta dell‘ universo, quella continuamente scossa da esplosioni immani. E' stato possibile capire sempre meglio come i processi che avvengono nelle stelle sono gli stessi di quelli che avvengono nei reattori nucleari o negli acceleratori di particelle. E verificare che le leggi della fisica sono gli stessi sulle stelle lontane. Stelle al cui interno vengono generati gli elementi pesanti, rame, ferro, uranio, che poi vengono liberati nel cosmo durante l'esplosione immane che segna la loro morte. Sarà possibile pesare il proprio contenuto di elementi diversi per capire in quale modo noi si sia letteralmente "figli delle stelle".
Ma è stato anche possibile studiare fenomeni irriproducibili nei nostri laboratori terrestri, per i valori estremi di temperatura o energia o massa che li caratterizzano.
Terza sala
La luce e la gravità
Per fare questo è necessario capire come la luce interagisca con la gravità. Einstein ha spiegato come la presenza di una massa modifichi la tessitura dello spazio e del tempo. Un raggio luminoso percorra sempre la strada piu' breve tra due punti ma in presenza di grandi masse questa strada non è piu' una retta ma è una linea curva . In questa sala possiamo vedere come il satellite Cassini abbia verificato questo comportamento previsto da Einstein.
La massa del nostro universo pero' non è solo quella visibile, di cui siamo composti e che emette e riceve onde elettromagnetiche. Gli studi degli ultimi decenni ci hanno convinto dell' esistenza di una sostanziale frazione di massa oscura. Si tratta di una densità di massa 5 volte maggiore di quella della materia comune: essa ne domina il destino catturandola e formando con essa le galassie come quella al cui interno si trova la Terra. Cosa costituisca la massa oscura nessuno lo sa. E' pero' uno dei campi di ricerca più sviluppati in questo settore della scienza. Essa viene cercata sia in esprimenti sotterranei come al Gran Sasso, che nello Spazio, sia studiando il comportamento a grande scala delle strutture di stelle o di galassie
Come se non bastasse le osservazioni dell' ultimo decennio hanno messo in evidenza l'esistenza della Energia Oscura, che corrisponde ad una forza repulsiva che tende ad accelerare l'universo che si sta espandendo.
Materia oscura ed energia oscura sono davvero temi alla frontiera della nostra conoscenza, risposte che aspettano di essere date e che forse spetterà alle nuove generazioni di ricercatori di fornire.
Quarta sala
Nel regno della gravità
Di nuovo siamo al buio, nel mezzo dello spazio vuoto, ma sentiamo la presenza della forza che regna sul destino dell' universo, la gravità.
Le nostre mani il nostro corpo sono in grado di manipolare la tessitura dello spazio in una postazione interattiva assolutamente unica. E' in modo analogo che la massa dei buchi neri modifica la struttura dello spazio e del tempo creando onde gravitazionali, autentici scricchiolii dello spazio tempo, che si propagano in tutto l'universo alla velocità della luce. Da decenni i ricercatori cercano di rivelare queste onde, inizialmente con delle barre di alluminio introdotte in Italia da Edoardo Amaldi poi con degli interferometri laser lunghi parecchi chilometri come Virgo realizzato dall' INFN a Cascina vicino a Pisa. Ma prima o poi spettrometri laser con bracci lunghi 5 milioni di km saranno realizzati nello spazio, con il progetto ESA LISA a cui partecipano in Italia ASI ed INFN.
Prima sala
le origini dell' Universo
Rientrando nella prima sala, si attraversa il settore dedicato alla cosmologia, che studia che cosa è successo all' inizio, dopo il Big Bang.
La misura della luce fossile, la componente radio della radiazione di fondo, ci permette di capire che cosa sia successo nelle fasi iniziali dell'universo . Con strumenti realizzati dall' ASI e dall' INAF è oggi possibile osservare l'immagine dell' universo quando aveva solo 300.000 anni. Il satellite ESA Planck, in orbita dal mese di aprile 2009, ci darà le migliori immagini dell' Universo giovane che siano mai state raccolte . Queste informazioni saranno molto importanti per capire in cosa consistano la massa oscura e la materia oscura.
Prima di uscire una postazione equipaggiata con un Pendolo di Foucault ci ricorderà quello che è successo nel nostro universo durante la visita della Mostra.