E' uno dei risultati più attesi ed importanti degli ultimi venti anni per la astrofisica delle alte energie e per la fisica astroparticellare e a darne prova diretta è il satellite Fermi: la nostra galassia è popolata da una moltitudine di "macchine acceleratrici" in grado di portare i raggi cosmici ad energie così elevate che neppure potremmo immaginare di raggiungere con i nostri acceleratori terrestri.
In particolare Fermi ha recentemente avvistato le tracce di q
uesti potenti acceleratori che, dopo aver conferito alle particelle di energia velocità altissime, le scagliano nello spazio profondo, fino a farle giungere anche sulla Terra sotto forma di raggi cosmici.
Lo studio che presenta questo importante risultato, frutto di una vasta collaborazione internazionale, è pubblicato sulla rivista scientifica Science, anche a firma di numerosi ricercatori italiani dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Agenzia Spaziale Italiana attraverso ASI Science Data Center ASDC.
Il satellite Fermi, lanciato in orbita l’11 giugno 2008, è una missione della NASA realizzata grazie all’importante contributo italiano: team scientifici del nostro Paese hanno, infatti, costruito parti fondamentali dei rivelatori a bordo del satellite e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) ha coordinato e co-finanziato il contributo nazionale all’esperimento e contribuisce a distribuirne i dati.
In particolare, il cuore del rivelatore di fotoni di altissima energia di Fermi, il LAT ( Large Area Telescope), che è lo strumento grazie al quale è stata possibile questa scoperta, è stato costruito in Italia dagli scienziati dell’INFN.
Lo studio ha esaminato ciò che resta di due supernovae, cataclismi che avvengono nel cosmo quando una stella di grande massa esplode al termine della sua vita, scagliando nello spazio profondo particelle, 
elementi chimici, onde gravitazionali e producendo un’onda d’urto violentissima. La teoria più accreditata prevede che questa onda, quando incontra i densi strati di materia (nubi molecolari) che si trovano nelle vicinanze dell’evento, inneschi il meccanismo di accelerazione delle particelle (in particolare i protoni) già previsto in forma semplificata da Enrico Fermi più di 60 anni fa e che è all'origine delle altissime energie raggiunte dai raggi cosmici, quelli che raggiungono copiosamente anche il nostro pianeta. I protoni però non solo vengono accelerati ad altissima velocità ed energia, ma proprio come avviene nell’acceleratore di particelle LHC al CERN di Ginevra, che ha permesso agli scienziati di trovare il bosone di Higgs, collidono fra di loro dando origine ad una cascata di particelle secondarie.
Finora mancavano prove dirette di questo meccanismo, da tempo ipotizzato dagli astrofisici: adesso il Large Area Telescope a bordo di Fermi lo conferma, migliorando quanto era già stato rivelato dal satellite dell’ASI AGILE, frutto della collaborazione con INAF e INFN.
Quando i protoni si scontrano producono, fra le altre, una particella senza carica elettrica chiamata pione neutro. Questa particella decade immediatamente emettendo coppie di fotoni con una distribuzione di energia caratteristica. Proprio studiando i fotoni provenienti dai resti delle supernovae, i ricercatori di Fermi sono riusciti a trovare una quantità significativa di questi fotoni con la distribuzione in energia tipica del decadimento del pione neutro. La “firma” di collisioni protone-protone ad alta energia e quindi dell’acceleratore celeste.
Queste importanti scoperte saranno fondamentali in futuro e queste macchine acceleratrici potranno servire da veri e propri "laboratori" per studiare fenomeni che altrimenti rimarrebbero inaccessibili con gli strumenti che abbiamo sulla Terra.
