Da decenni gli scienziati sono alla ricerca della materia oscura, una misteriosa sostanza che costituisce la maggior parte della massa dell’universo ma che, per sua stessa natura, sfugge a ogni tentativo diretto di osservazione. Ora, un gruppo di astrofisici dell’Università della California, Berkeley, propone una nuova e affascinante strategia per svelare questo enigma cosmico: puntare i telescopi verso le supernove.
Assioni: i candidati ideali per svelare i misteri della materia oscura
Tra le numerose particelle ipotetiche proposte come possibili costituenti della materia oscura, gli assioni occupano un posto di rilievo. Queste particelle ultraleggere e interagenti debolmente con la materia ordinaria potrebbero essere prodotte in abbondanza durante gli eventi catastrofici come le supernove.
Secondo i calcoli dei ricercatori di Berkeley, nei primi 10 secondi di una supernova potrebbero essere emessi così tanti assioni da creare una sorta di “manna” rilevabile dai telescopi a raggi gamma. Un’opportunità unica, ma anche estremamente effimera, che potrebbe risolvere uno dei più grandi misteri della cosmologia.
Per cogliere questo fugace segnale, è necessario avere un telescopio a raggi gamma puntato nella giusta direzione al momento giusto. Attualmente, il telescopio spaziale Fermi è il principale candidato per questo compito, ma la sua copertura del cielo è limitata. Per aumentare le possibilità di successo, i ricercatori propongono la missione GALAXIS (Galactic AXion Instrument for Supernova), una flotta di satelliti dedicata alla ricerca degli assioni provenienti dalle supernove.
La prospettiva di perdere un’opportunità così unica preoccupa gli scienziati. “Sarebbe un vero peccato se domani esplodesse una supernova e perdessimo l’opportunità di rilevare l’assione,” afferma Benjamin Safdi, professore associato di fisica presso l’Università della California a Berkeley. “Potrebbe non ripresentarsi prima di altri 50 anni.”
Le supernove sono esplosioni stellari di enorme energia, in grado di accelerare particelle a velocità prossime a quella della luce. Si ritiene che durante questi eventi estremi vengano create grandi quantità di assioni, che potrebbero essere rilevati attraverso la loro conversione in fotoni gamma.
La scoperta degli assioni avrebbe profonde implicazioni per la nostra comprensione dell’Universo. Non solo confermerebbe l’esistenza della materia oscura, ma fornirebbe anche indizi cruciali sulla sua natura e sulla sua origine. Inoltre, aprirebbe nuove prospettive per lo studio della fisica fondamentale e potrebbe portare allo sviluppo di nuove tecnologie.
La ricerca sulla materia oscura è un campo estremamente attivo e competitivo. La proposta di utilizzare le supernove come “fabbriche” di assioni rappresenta una svolta importante, ma sono necessari ulteriori studi e sviluppi tecnologici per realizzare la missione GALAXIS. Nel frattempo, gli astrofisici di tutto il mondo continuano a cercare indizi sulla natura della materia oscura, utilizzando una vasta gamma di strumenti e tecniche. La scoperta degli assioni sarebbe un trionfo per la fisica, ma anche se questo obiettivo non venisse raggiunto, la ricerca sulla materia oscura continuerà a guidare la nostra esplorazione dell’Universo.
La prospettiva di risolvere uno dei più grandi misteri dell’universo in appena 10 secondi è estremamente affascinante. La ricerca sulla materia oscura è un campo in continua evoluzione, e le scoperte degli ultimi anni ci hanno avvicinato sempre più alla comprensione della natura di questa elusiva sostanza.
Gli assioni: la chiave per svelare i misteri dell’Universo?
Da decenni gli scienziati sono alla ricerca di una particella elusiva che potrebbe fornire le risposte a alcuni dei più grandi enigmi della fisica: l’assione. Originariamente ipotizzato per risolvere un problema della cromodinamica quantistica (il problema CP forte), l’assione si è presto rivelato un candidato promettente per spiegare la natura della materia oscura, quella misteriosa componente dell’Universo che costituisce circa l’85% della materia totale.
Gli assioni sono particelle ipotetiche, estremamente leggere e prive di carica elettrica. La loro caratteristica più intrigante è la loro capacità di interagire molto debolmente con la materia ordinaria, rendendoli difficilissimi da rilevare. Tuttavia, questa stessa proprietà li rende dei candidati ideali per la materia oscura, poiché le particelle che compongono la materia oscura devono essere appunto debolmente interagenti.
Un’altra caratteristica cruciale degli assioni è la loro capacità di convertirsi in fotoni in presenza di forti campi magnetici. Questa proprietà offre un possibile metodo per rilevarli: basta cercare un eccesso di fotoni in regioni dello spazio caratterizzate da campi magnetici intensi, come quelli presenti nelle vicinanze delle stelle di neutroni.
Le stelle di neutroni, i residui estremamente densi di stelle massicce esplose, sono ambienti estremi con campi magnetici miliardi di volte più intensi di quelli terrestri. Secondo i calcoli dei ricercatori della UC Berkeley, durante l’esplosione di una supernova, una parte della massa della stella morente potrebbe convertirsi in assioni. Questi assioni, interagendo con i forti campi magnetici della stella di neutroni appena nata, si convertirebbero in fotoni gamma, emettendo un segnale caratteristico che potrebbe essere rilevato dai telescopi spaziali.
Il momento migliore per osservare questo fenomeno sarebbe nei primi 10 secondi successivi all’esplosione della supernova. In questo breve intervallo di tempo, la produzione di assioni sarebbe al suo picco e il segnale sarebbe più intenso e facilmente distinguibile dal rumore di fondo. Per catturare questo fuggevole segnale, gli scienziati propongono la missione GALAXIS (Galactic AXion Instrument for Supernova), una flotta di satelliti dedicati alla ricerca degli assioni provenienti dalle supernove. A differenza del telescopio spaziale Fermi, che ha una copertura del cielo limitata, GALAXIS sarebbe in grado di monitorare continuamente l’intero cielo, aumentando significativamente le possibilità di rilevare un evento così raro.
Se gli assioni venissero finalmente scoperti, avremmo a disposizione una potente chiave per comprendere alcuni dei misteri più profondi dell’Universo. Oltre a risolvere il problema della materia oscura, gli assioni potrebbero fornire indizi sulla natura della forza forte, sulla teoria delle stringhe e sull’asimmetria tra materia e antimateria nell’Universo
La ricerca sugli assioni è un campo estremamente attivo e la scoperta di queste elusive particelle potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione dell’Universo. Mentre aspettiamo la prossima supernova, i ricercatori continuano a sviluppare nuovi esperimenti e a migliorare la sensibilità dei loro strumenti, sempre più vicini a svelare uno dei segreti più affascinanti della natura. La caccia agli assioni è una delle sfide più stimolanti della fisica moderna. Se questa particella elusiva verrà finalmente scoperta, potremmo assistere a una vera e propria rivoluzione nella nostra comprensione dell’Universo
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Physical Review Letters.