A caccia di materia oscura: siamo finalmente vicini?

A caccia di materia oscura: siamo finalmente vicini?
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Se ci guardiamo intorno, tutto quello che riusciamo a vedere è materia ordinaria. Un tavolo, una sedia, un albero, una nuvola e tutto ciò che possiamo toccare e sperimentare quotidianamente appartiene a questo insieme.

Eppure, i fisici asseriscono che la materia visibile con cui abbiamo familiarità rappresenta solo il 20% della materia presente nell'universo. Il resto, l’80%, potrebbe essere materia oscura.

Come arrivano a dirlo? Ci sono alcune prove. Una di queste deriva per esempio dall'osservazione che le galassie ruotano intorno al loro centro (la nostra non fa eccezione) ad una velocità molto superiore a quella che dovrebbero avere se l’unica massa presente fosse quella ordinaria a cui siamo abituati e che sappiamo stimare. Ci sono poi prove indirette, come l'osservazione della lente gravitazionale di Einstein (un fenomeno fisico di ”curvatura” della luce in presenza di massa) dove di massa non se ne vede neanche l’ombra. Tuttavia va detto che non tutta la comunità scientifica è concorde, qualcuno pensa che la materia oscura possa non esistere.

Nel corso del tempo, i fisici hanno sviluppato diverse teorie per spiegare esattamente di cosa potrebbe essere fatta questa misteriosa materia oscura.
Tra i potenziali candidati vi sono particelle massive o WIMP che interagiscono debolmente. I ricercatori hanno passato molti anni a cercare di trovarli con rivelatori di particelle senza successo (due ricercatori si sono chiesti se non fosse tutto uno sbaglio). Diversi anni fa, tuttavia, gli scienziati hanno proposto un’alternativa, una classe di particelle chiamate assioni, che sono significativamente più leggeri di altre particelle. Secondo la teoria, il campo di queste particelle oscilla, il che significa che varia continuamente. La frequenza dell’oscillazione è proporzionale alla massa delle particelle e, poichè questa è estremamente bassa, anche la frequenza deve essere bassa. Il problema è che l’oscillazione del campo ha la stessa probabilità di passare attraverso un ciclo completo una volta all’anno come un trilione di volte al secondo.

I ricercatori della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) hanno ora trovato un modo per rilevare gli assioni con l’aiuto del programma CASPEr (Cosmic Axion Spin Precession Experiment). ”Stiamo sfruttando il potenziale della risonanza magnetica nucleare”, ha spiegato il professor Dmitry Budker dell’Istituto di Fisica presso JGU. ”Questo significa che possiamo identificare lo spin dei nuclei all'interno delle molecole o, nel nostro caso, all'interno dell’isotopo di carbonio 13C e dell’idrogeno.” L’assunto di base è che la materia oscura potrebbe influenzare la rotazione dei nuclei, fornendo quindi ai ricercatori un modo per rintracciarli. Lo spin, tuttavia, può anche essere influenzato dal campo magnetico terrestre. I ricercatori usano sofisticate schermature per sopprimere il campo magnetico; purtroppo anche la migliore schermatura è imperfetta. I fisici devono quindi decidere quale proporzione dei cambi di rotazione osservati è dovuta alla materia oscura e quale al campo magnetico terrestre. Il principio alla base della tecnica usata è il fatto che le molecole generalmente contengono diversi tipi di nuclei atomici e, poiché i vari nuclei reagiranno al campo magnetico e alla materia oscura in misura diversa, è possibile distinguere tra queste influenze.

Una parte del possibile intervallo di frequenza è stato ora studiato. Il team dell’università di Mainz ha setacciato la gamma di frequenze da poche oscillazioni all'anno fino a 18 oscillazioni all'ora, senza trovare prove dell'effetto della materia oscura. ”è come cercare un anello perso in un vasto giardino”, ha detto Budker. ”Abbiamo già cercato in una parte del giardino e ora sappiamo che qui non si trova l’anello (l'assione). Ciò ci ha permesso di restringere considerevolmente l’intervallo in cui speriamo di trovarlo, e di concentrare la nostra ricerca su altre gamme.

FONTE: Phys.org
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