Ipotetiche particelle elementari chiamate fotoni oscuri potrebbero collegare il mondo della materia oscura con quello della materia ordinaria.
La prima “teoria” del cosmo oscuro era incarnata nel dio greco delle tenebre, Erebus, una delle divinità primordiali nate dal Caos, il vuoto primordiale, prefigurando la realtà contemporanea ed emergente del lato oscuro del nostro universo.
Secondo il premio Nobel, il fisico Sir Roger Penrose, la sua teoria del campo di Erebon, fornisce una nuova spiegazione della materia oscura che suggerisce che il Big Bang non sia stato l’origine del nostro universo.
Fotoni oscuri: un portale nell’universo oscuro
Fisici come Penrose sperano che saremo in grado di trovare una forza oscura, un portale nel mondo oscuro. I “fotoni oscuri” sarebbero l’equivalente della materia oscura per i fotoni e descriverebbero il modo in cui le particelle di materia oscura interagiscono tra loro.
“Roger Penrose è sempre stato disposto, se non felice, a mantenere punti di vista ben al di fuori del mainstream scientifico“, osserva Dan Hooper, fisico e scienziato senior dell’Università di Chicago e capo del gruppo di astrofisica teorica presso il Fermi National Accelerator Laboratory.
“Lo ha fatto negli anni ’60, dice Hooper, “quando – correttamente – sosteneva che le stelle massicce alla fine sarebbero diventate buchi neri. Più di recente, ha espresso scetticismo sulla visione convenzionale secondo cui il nostro primissimo universo ha attraversato un’era di inflazione cosmica, durante la quale lo spazio si è espanso in modo esponenziale. Invece, ipotizza che il Big Bang potrebbe non essere stato affatto l’inizio del nostro universo“.
“Le ricerche di fotoni oscuri sono allo stesso tempo dirette e impegnative, dirette perché il concetto è generale e abbastanza semplice da rendere la progettazione di ricerche sperimentali piuttosto facile, ma impegnative perché non abbiamo davvero idea di dove nello spazio dei parametri possa vivere il fotone oscuro“, afferma il fisico del CERN James Beacham.
La cosmologia ciclica conforme (CCC)
Penrose, riporta Physics World, propone una soluzione che punta all’esistenza di un epoca precedente al Big Bang. Il rumore correlato nei due rilevatori di onde gravitazionali LIGO può fornire la prova che l’universo è governato dalla cosmologia ciclica conforme (CCC) che presuppone che l’universo sia costituito da una successione di eoni, “i confini dell’infinito“, ipotizza Penrose dell’Università di Oxford. “Il Big Bang non è stato l’origine del nostro universo“, ha osservato.
Il rumore apparente è in realtà un segnale reale di onde gravitazionali generate dal decadimento di ipotetiche particelle di materia oscura previsto dal CCC – un concorrente della teoria dell’inflazione – da un eone precedente che potrebbe essere visto nel fondo cosmico a microonde – la radiazione elettromagnetica lasciata dalla fase iniziale dell’universo nella cosmologia del Big Bang.
Penose sostiene che una quantità significativa di questo rumore potrebbe essere un segnale di origine astrofisica o cosmologica – e in particolare del CCC.
I fisici del Niels Bohr Institute, scrive Hamish Johnston, editore di physicsworld.com, hanno sottolineato che parte del rumore nei due rivelatori LIGO sembra essere correlato – con un ritardo che corrisponde al tempo impiegato da un’onda gravitazionale per viaggiare gli oltre 3000 chilometri tra gli strumenti.
Proposto per la prima volta oltre un decennio fa da Penrose, il CCC presume che ogni eone inizi con un big bang e proceda in un futuro senza fine in cui l’universo si espande a un ritmo accelerato. Poiché questa espansione diventa infinitamente grande, Penrose sostiene che può essere trasformata di nuovo nel prossimo big bang.
Erebon – Particelle di materia oscura di massa di Planck
Penrose, scrive Johnston, afferma che “un’implicazione ragionevolmente robusta del CCC” è che la materia oscura è costituita da particelle chiamate Erebon.
Per quanto riguarda la materia oscura, gli Erebon sono estremamente pesanti e hanno masse di circa 10^–5 g, e potrebbero essere già stati rilevati per caso, analogamente al primo rilevamento accidentale del fondo cosmico a microonde.
Questa è all’incirca la massa di Planck e alla pari con un granello di sabbia e circa 22 ordini di grandezza più pesante di un protone.
Quando un Erebon decade, afferma Penrose, deposita tutta la sua energia in un’onda gravitazionale con frequenze ben al di sopra delle capacità di rilevamento di LIGO, e verrebbe rilevato e registrato come impulsi quasi istantanei che potrebbero essere scambiati per rumore piuttosto che per un segnale della nascita del cosmo.
