Un ammasso di galassie contro la teoria delle stringhe

La teoria delle stringhe, uno dei tentativi di unificare la relatività generale con la meccanica quantistica, prevede l'esistenza di particelle chiamate "assioni", con una massa piccolissima e che possono trasformarsi in fotoni quando passano in un campo magnetico; e viceversa.

La nostra comprensione dell'Universo poggia su due, solidissime, fondamenta: la Relatività Generale (GR) e la Meccanica quantistica (MQ). Il problema è che queste due teorie non si parlano. Tutti i tentativi di unificarle hanno fallito; non si riesce ad adattare la GR alle scale microscopiche, e non si può portare la MQ nel mondo macroscopico.

La Teoria delle Stringhe è stata a lungo uno dei più promettenti tentativi di creare una "Teoria del tutto" (Theory of Everything); la sua caratteristica principale è quella di sostituire alle particelle puntiformi, delle stringhe unidimensionali che vibrano. Tra le previsioni più assurde c'è anche la possibilità di costruire un Wormhole.

Questo modello prevede un grande numero di particelle che ancora non abbiamo osservato; compresi gli assioni: particelle con massa piccolissima che sono state introdotte per spiegare la "simmetria carica-parità" per la forza forte (le simmetrie sono fondamentali per la fisica). Questi oggetti hanno una proprietà particolare, quando interagiscono con un campo magnetico sono in grado di trasformarsi in fotoni; viceversa, i fotoni possono diventare assioni. La probabilità dipende da molti aspetti: l'intensità del campo magnetico, la distanza attraversata e la massa della particella.

Quest'ultima possibilità è stata studiata dal professor Christopher Reynolds, dell'Università di Cambridge. "Fino ad ora non avevo idea di quanto gli astronomi che studiano i raggi X potessero essere utili quando si parla di teoria delle stringhe; ma possiamo giocare un ruolo importante," spiega l'astrofisico.

Reynolds e il suo team hanno utilizzato l'osservatorio Chandra per studiare il nucleo galattico attivo situato nella galassia NGC 1275, che a sua volta si trova nel cuore dell'ammasso di Perseo.

"I raggi x provenienti da NGC1275 devono passare attraverso il gas caldo di Perseo, e questo gas è magnetizzato," spiega Raynolds. "Il campo magnetico è relativamente piccolo, ma i raggi X devono attraversare una distanza enorme attraverso questo campo. Questo significa che c'è un ampia probabilità di convertire questi fotoni in assioni."

Il team non ha trovato nessuna evidenza della presenza di queste particelle, e quindi hanno escluso gli assioni dall'intervallo di masse che sono in grado di osservare: fino a un milionesimo di miliardesimo della massa di un elettrone!

"La nostra ricerca non esclude l'esistenza di queste particella, ma di certo non aiuta," dice l'astronomo Helen Russell dell'Università di Nottingham.