Coelum Astronomia 210 - 2017 - Page 74

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teorie con extra dimensioni spaziali compattificate. In tutti questi esempi, il candidato particellare di materia oscura non è postulato come entità aggiuntiva a sé stante che risolva ad hoc il problema della materia oscura, ma piuttosto, la teoria “beyond the Standard Model” (al di là del Modello Standard delle particelle e interazioni fondamentali) risolve in una mossa più problemi diversi e, a priori, scorrelati.

Un’altra possibilità che ritengo ben fondata è quella di seguire, in un certo senso, l’esempio di come Fermi contribuì a formulare la teoria delle interazioni elettrodeboli: partendo cioè da una “teoria effettiva” che descrive, in un certo regime di validità limitato (in energia, o distanza) il fenomeno particellare, per poi costruire un modello più o meno articolato, o “simplified model”, popolato dal minimo numero di nuovi ingredienti (ad esempio mediatori di interazione e costituenti elementari). Il simplified model potrebbe poi diventare, con maggiore dettaglio sperimentale, una teoria vieppiù completa che estenda e dia significato (nel senso della fisica teorica) al Modello Standard.

Un ulteriore criterio è il cosiddetto, “utilitaristico” bottom-up approach: l’idea qui è di partire “dal basso” (bottom), cioè dal dato sperimentale, e di

Assioni, un altro candidato

L'assione è un'ipotetica particella elementare, ipotizzata negli anni ‘80 per spiegare la non violazione della simmetria CP nell'interazione forte (tale violazione, prevista dalla cromodinamica quantistica, non è mai stata osservata). Si tratta di particelle stabili, di massa molto piccola (circa 10 000 milioni di volte più leggere di un elettrone) e la sua interazione con la materia ordinaria sarebbe estremamente debole, al punto che le tecniche oggi sviluppate per tentare il rilevamente delle WIMP non sarebbero sufficienti per rilevare gli assioni. Considerata l’estrema leggerezza di tale particella, se esistesse e fosse la costituente della materia oscura, essa sarebbe presente in quantità elevatissime. I tentativi sperimentali per rilevarli fanno uso di apparati in grado di generare campi magnetici molto intensi come nell’esperimento ADMX (Axion Dark Matter eXperiment).

Il segnale sperimentale consisterebbe nel rilevamento di un fotone di frequenza radio prodotto dalla conversione dell'assione nel campo magnetico.

A sinistra. Un immenso cluster di galassie, chiamato Abell 1689, catturato dal potente occhio del Telescopio Spaziale Hubble, con la Advanced Camera for Surveys nel 2003. La forza di gravità esercitata da oltre un trilione di stelle presenti nel cluster - più la materia oscura - funge costituisce una potentissima lente gravitazionale in grado di piegare e amplificare la luce delle galassie situate lontano, dietro all'ammasso. Crediti: NASA/ESA/HST/STScI.

Assioni, un altro candidato

L'assione è un'ipotetica particella elementare, ipotizzata negli anni ‘80 per spiegare la non violazione della simmetria CP nell'interazione forte (tale violazione, prevista dalla cromodinamica quantistica, non è mai stata osservata). Si tratta di particelle stabili, di massa molto piccola (circa 10 000 milioni di volte più leggere di un elettrone) e la sua interazione con la materia ordinaria sarebbe estremamente debole, al punto che le tecniche oggi sviluppate per tentare il rilevamente delle WIMP non sarebbero sufficienti per rilevare gli assioni. Considerata l’estrema leggerezza di tale particella, se esistesse e fosse la costituente della materia oscura, essa sarebbe presente in quantità elevatissime. I tentativi sperimentali per rilevarli fanno uso di apparati in grado di generare campi magnetici molto intensi e in particolare si cita l’esperimento ADMX (Axion Dark Matter eXperiment).