Roma – Le WIMP (Weakly Interacting Massive Particles), delle particelle ipotetiche non ancora osservate nella realtà, potrebbero contribuire a spiegare le origini e la natura della materia oscura, uno dei più grandi misteri del nostro Universo. Questa l’ipotesi descritta sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics formulata dagli scienziati dell’Istituto di fisica teorica di Madrid. Il team, guidato da Pedro De la Torre Luque, ha esaminato tracce di antimateria nel cosmo, valutando la formazione di particelle di antielio. La materia oscura, spiegano gli esperti, è una locuzione con cui si indica il componente che costituisce circa l’85 per cento della materia nel nostro Universo, di cui però, non si conosce la natura. In questo lavoro, gli scienziati suggeriscono che alcune recenti osservazioni di “antinuclei” nei raggi cosmici sono coerenti con l’esistenza di WIMP, che potrebbero essere ancora più strane di quanto si pensasse in precedenza.
Flusso previsto di antideuteroni prodotti dalla materia oscura (WIMP) che si annichilano producendo questi antinuclei. Ogni colore rappresenta la previsione per una diversa massa di materia oscura, come mostrato nella legenda. Vediamo che le WIMP possono produrre anche il flusso di antideuteroni osservato da AMS-02.
Credito
De la Torre Luque et al.
Flusso di antielio-3 previsto prodotto dalle interazioni dei raggi cosmici (particelle ad alta energia nella galassia, principalmente protoni ed elio) con il gas nel mezzo interstellare.
Credito
De la Torre Luque
L’immagine mostra il flusso previsto di antielio-3 prodotto dalla materia oscura (WIMP) che si annichila producendo questi antinuclei. Ogni colore rappresenta la previsione per una diversa massa di materia oscura, come mostrato nella legenda.
Le bande stanno quasi toccando la sensibilità di AMS-02, il che significa che in alcuni casi ottimistici, le WIMP possono spiegare questa discrepanza.
Credito
De la Torre Luque et al.
Flusso di antideuterone previsto prodotto dalle interazioni dei raggi cosmici (particelle ad alta energia nella galassia, principalmente protoni ed elio) con il gas nel mezzo interstellare. Questi sono confrontati con il flusso di antideuterone che diversi esperimenti possono rilevare (GAP, l’esperimento che verrà lanciato entro la fine di quest’anno, e AMS-02, che ha due rilevatori, il RICH e il TOF). In questa figura puoi vedere che il flusso prodotto (la banda blu) dalle interazioni dei raggi cosmici può spiegare alcuni eventi osservati dall’esperimento AMS.
Credito
De la Torre Luque et al.
“Mai osservate finora – spiega De la Torre Luque – le Weakly Interacting Massive Particles sono particelle ipotetiche, ed è stato teorizzato che possano svolgere un ruolo nella materia oscura. Le WIMP si collegano tra loro e con altre particelle solo tramite la gravità e la forza di interazione debole”. Nel corso di diversi anni di ricerca, intere classi sono state escluse dalle possibilità per la spiegazione della loro natura. Ad oggi, la loro esistenza è ristretta a una piccola gamma di possibilità. Nell’ambito dell’esperimento Alpha Magnetic Spectrometer-02, un progetto condotto a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, i ricercatori hanno analizzato i raggi cosmici, rivelando quelle che potrebbero essere tracce di antinuclei nei raggi cosmici. “L’antimateria – continua lo scienziato – è costituita da atomi con carica elettrica opposta a quella tipica delle particelle ‘normali’. Quando materia e antimateria si incontrano, avviene un annichilimento che emette forti radiazioni gamma”. Nel nostro Universo, la presenza di antimateria è molto limitata, ma è ben riconosciuta. I positroni, ad esempio (elettroni con carica positiva), vengono impiegati in ambito clinico. “L’osservazione di antielio è stata inaspettata ed emozionante – sottolinea De la Torre Luque – perché suggerisce un’origine potenzialmente associata a WIMP. Teoricamente, infatti, se due particelle WIMP si incontrano, possono annichilirsi a vicenda, emettendo energia e producendo materia e antimateria”. Al contempo, i nuclei di antielio osservati nell’esperimento, sono di due isotopi distinti, e la produzione di nuclei più pesanti diventa sempre più improbabile all’aumentare della massa. “Anche nei modelli più ottimistici, i WIMP potrebbero spiegare solo una parte delle particelle di antielio rilevate – conclude De la Torre Luque – è pertanto ragionevole ipotizzare l’esistenza di fenomeni ancora più complessi delle WIMP non ancora ipotizzati. Sarà necessario valutare osservazioni più accurate e precise per adattare il modello teorico. Potremmo dover introdurre un nuovo mistero nello standard degli elementi noti e ipotetici”. (30Science.com)
