Scoperto un sistema per “ascoltare” la materia oscura

I fisici dell’Università di Stoccolma e del Max Planck Institute for Physics hanno studiato un nuovo sistema che potrebbe rivelare l’inafferrabile materia oscura.
La materia oscura è qualcosa di elusivo e misterioso che non possiamo “vedere” in nessun modo, per il motivo che essa non interagisce con i fotoni ma solo debolmente con la materia barionica attraverso la gravità. Non possiamo quindi illuminare con la luce infrarossa, visibile, ultravioletta, con raggi X o raggi gamma questo tipo di materia nonostante componga l’85% della materia dell’universo.
A spiegare la natura della materia oscura potrebbero essere gli assioni, inizialmente introdotti per spiegare come mai la forza forte, deputata a tenere incollati protoni e neutroni sia la stessa a prescindere della freccia del tempo. Gli assioni sarebbero stati prodotti in grande quantità negli istanti successivi al Big bang.
Tuttavia gli studi hanno escluso l’esistenza di assioni con massa elevata e quella prevista è estremamente piccola, la teoria prevede che l’universo dovrebbe essere permeato da un condensato di Bose-Einstein molto freddo composto da assioni primordiali. Essi dunque potrebbero spiegare, almeno in parte, la natura della materia oscura, problema spinoso della cosmologia moderna.
L’assione è oggi al centro di uno sforzo sperimentale che cerca con insistenza nuove idee per scovarlo.
L’autore dello studio, il Dr. Alexander Millar, Postdoctor presso il Dipartimento di Fisica dell’Università di Stoccolma ha affermato: “Trovare l’assione è un po’ come sintonizzare una radio: devi sintonizzare la frequenza fino a quando non ottieni quella giusta. Piuttosto che la musica, gli sperimentatori sarebbero ricompensati dal “sentire” la materia oscura che la Terra sta attraversando. Nonostante siano ben motivati, gli assioni sono stati sperimentalmente trascurati durante i tre decenni da quando sono stati nominati dal coautore Frank Wilczek”.
Nel nuovo studio si ipotizza che, posti all’interno di un campo magnetico, gli assioni producano un debole campo elettrico che potrebbe essere utilizzato per guidare le oscillazioni nel plasma.
Il plasma è il quarto stato della materia, quello preponderante nell’universo, esso è composto da particelle cariche elettricamente che si comportano come un fluido. Le oscillazioni nel plasma amplificano il segnale che può essere utilizzato per sintonizzare il debole segnale degli assioni nella stesso modo in cui ci si sintonizza su un segnale radio. Questo esperimento, differente da quelli tradizionali che usano cavità risonanti, non pone limiti alle dimensioni del plasma che può creare un segnale più ampio.
“Questo è un modo totalmente nuovo di cercare la materia oscura e ci aiuterà a cercare uno dei candidati più probabili per la materia oscura in aree che sono completamente inesplorate. Costruire un plasma sintonizzabile ci permetterebbe di fare esperimenti molto più ampi che con le tecniche tradizionali, dando segnali molto più forti alle alte frequenze”, ha spiegato il Dr. Millar.
Per sintonizzare la “radio ad assioni” gli autori propongono di utilizzare un filo di metamateriale, un sistema composto da fili ultra-sottili che possono essere spostati per modificare la frequenza caratteristica del plasma. I fili fatti di questo metamateriale verrebbero inseriti all’interno di un magnete di grandi dimensioni e potenza diventando una radio ad assioni estremamente sensibile.
Questa proposta non rimarrà solo sulla carta visto che i ricercatori che hanno proposto lo studio collaboreranno con un gruppo sperimentale di Berkeley che ha condotto ricerche e sviluppi sul concetto con l’intento di realizzare un simile esperimento nel prossimo futuro.
“Gli aloscopi al plasma sono una delle poche idee che potrebbero cercare assioni in questo spazio di parametri. Il fatto che la comunità sperimentale si sia aggrappata a questa idea così rapidamente è molto eccitante e promettente per la realizzazione di un esperimento su vasta scala”, ha concluso il dottor Millar.
Fonte: Università di Stoccolma