Nessun segno dei fotoni oscuri nel bagliore residuo del Big Bang

Roma – Nessun segno dei supposti fotoni oscuri nel bagliore residuo del Big Bang I rappresentanti di un ipotetico nuovo regno di particelle non rilevate che potrebbero spiegare la misteriosa materia oscura dell’universo, non sono stati trovati. Almeno per ora. E’ quanto emerge da uno studio su Physical Review Letters. Rappresentando l’85 per cento di tutta la materia nell’universo e raggruppandosi in vasti aloni che hanno dato origine alla formazione delle galassie, la materia oscura è uno dei più grandi misteri della cosmologia. La maggior parte dei modelli presuppone che sia costituita da un singolo tipo di nuova particella. Ad esempio, potrebbe essere costituita da particelle massicce debolmente interagenti (WIMP). Ma, finora, non sono state individuate né le WIMP né un altro candidato, particelle molto più leggere chiamate assioni . Alcuni fisici ipotizzano che la materia oscura potrebbe consistere in un intero nuovo “settore oscuro” di particelle che interagiscono attraverso le proprie forze e sono solo debolmente connesse alle particelle ordinarie. Il settore oscuro potrebbe avere una versione separata di elettromagnetismo, ad esempio, che sarebbe trasmessa da un fotone oscuro, proprio come la forza elettromagnetica convenzionale è trasmessa dal fotone ordinario, privo di massa. Il fotone oscuro non sarebbe la materia oscura, ma potrebbe fungere da messaggero del settore oscuro. Fiona McCarthy, cosmologa osservativa presso l’Università di Cambridge, e i suoi colleghi hanno cercato l’effetto opposto: fotoni ordinari che si trasformano in fotoni oscuri. E lo hanno fatto non in laboratorio, ma nel cosmo, utilizzando una mappa di precisione della radiazione CMB (cosmic microwave background), creata dalla sonda spaziale Planck dell’Agenzia spaziale europea, che ha raccolto dati dal 2009 al 2013, e un catalogo di oltre mezzo miliardo di galassie riprese dal Wide-field Infrared Survey Explorer della NASA, che ha volato dal 2010 all’inizio di quest’anno. L’analisi ha permesso ai ricercatori di cercare fotoni oscuri con masse così basse che non potevano essere visti in esperimenti sulle particelle, afferma la McCarthy. Mentre i fotoni della CMB navigano nello spazio, la probabilità che si trasformino in fotoni oscuri dovrebbe raggiungere il picco quando attraversano il plasma di elettroni che circonda gli ammassi di galassie. McCarthy e i suoi colleghi hanno cercato una perdita di fotoni della CMB che fosse correlata alle direzioni degli ammassi di galassie e che avrebbe fatto apparire la CMB a chiazze. Hanno dovuto anche tenere conto di altri effetti che possono distorcere la CMB. Ad esempio, i fotoni della CMB possono cambiare energia quando rimbalzano sugli elettroni, e gli elettroni che turbinano in galassie lontane possono irradiare microonde proprie. Per filtrare tali effetti, i ricercatori si sono basati sul fatto che ognuno avrebbe modificato lo spettro della CMB in modo diverso. Alla fine, il team non ha trovato alcuna prova di fotoni oscuri. “Sarebbe stato molto più sorprendente se avessimo trovato qualcosa”, dice McCarthy. Tuttavia, l’analisi valeva la pena di essere fatta, dice, perché sfrutta dati e tecniche di analisi esistenti. “Dovremmo cercare la materia oscura ovunque possiamo”, dice. (30Science.com)