n questo momento, miliardi di particelle di invisibile “materia oscura” probabilmente attraversano il vostro corpo passando tra atomo e atomo senza lasciare traccia. Secondo un'ipotesi condivisa, queste particelle dovrebbero essere in qualche modo meno abbondanti durante l'inverno e raggiungere il picco massimo intorno al 1° giugno. Ma un nuovo studio pubblicato sulle “Physical Review Letters” suggerisce che questo calcolo non è corretto; il vero picco dovrebbe essere all'inizio di marzo.
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Si ritiene che la materia oscura costituisca quasi il 27 per cento della massa e dell'energia totale dell'universo, ma la sua natura è un mistero. Una delle ipotesi migliori elaborate dai fisici afferma che è costituita da particelle chiamate WIMP (weakly interacting massive particle, particelle massicce debolmente interagenti), particelle fino a oggi sfuggite a ogni rilevazione. Qualunque cosa sia, la materia oscura sembra aggregarsi in grandi nubi, chiamate aloni, che avvolgono le galassie, compresa la nostra Via Lattea. Nel suo regolare spostamento attorno alla galassia, il sistema solare attraversa questo alone, causando un bombardamento di materia oscura su Sole e pianeti con un "vento" costante, proprio come moscerini che colpiscono il parabrezza di un'automobile che viaggia veloce.
La Terra, però, orbita anche attorno al Sole. Gli astrofisici hanno ipotizzato che quando il nostro pianeta si sposta contro il vento di materia oscura, il che accade durante l'estate, dovremmo osservare un incremento di qualche punto percentuale nelle WIMP, e una corrispondente diminuzione quando la Terra si muove nello stesso verso del vento, durante l'inverno.
Ma questa ipotesi comunemente accettata potrebbe essere sbagliata. Il nuovo studio suggerisce che in questo schema potrebbero intervenire pesantemente gli effetti gravitazionali del Sole, che finora sono stati considerati trascurabili.
“Il flusso di WIMP attraversa il sistema solare e l'attrazione gravitazionale del Sole influenza le traiettorie delle singole particelle, cambiandone direzione e velocità”, spiega Samuel Lee della Princeton University, coautore del nuovo articolo. “Abbiamo trovato che questi effetti potrebbero essere notevoli. L'attrazione gravitazionale potrebbe determinare anche una variazione di pochi punti percentuali nella densità delle particelle di materia oscura e potrebbe anticipare il picco stagionale di circa tre mesi. “È importante considerare entrambi gli effetti”, spiega Lee.
L'attrazione del Sole nei confronti della materia oscura è chiamata concentrazione gravitazionale, perché il Sole agisce come una lente, che concentra i cammini delle WIMP su se stesso. Questo fenomeno dipende da energia e velocità delle WIMP: le particelle che si spostano velocemente dovrebbero essere meno interessate, dato che attraverserebbero il sistema solare così rapidamente che l'attrazione del Sole non farebbe molta differenza. Il Sole però potrebbe deviare in modo più efficace le particelle che si muovono più lentamente e che hanno minore energia. “Il risultato complessivo è che la data del massimo del segnale è diversa da quella canonica del primo giugno, e va verso il 1 marzo”, spiega Lee.
Gli effetti stagionali della materia oscura possono influire sugli esperimenti che mirano a rivelare direttamente le WIMP. Questi esperimenti sono progettati per catturare le particelle di materia oscura, estremamente elusive, nel raro caso di una loro collisione con particelle di materia ordinaria. Un modo per distinguere le WIMP realmente tali dalle particelle di materia ordinaria è trovarne una quantità maggiore in un dato momento dell'anno rispetto agli altri. Tenere conto della concentrazione gravitazionale potrebbe essere cruciale per identificare un segnale di materia oscura autentico, solo le WIMP reali toccassero un picco verso il mese di marzo di ogni anno.
“Ci sono molti esperimenti e molte situazioni rilevanti in cui questo effetto potrebbe essere molto importante”, spiega il fisico teorico Peter Graham della Stanford University, che non è stato coinvolto nello studio. “Ritengo che si tratti di un contributo fondamentale per la possibilità di trovare un segnale della materia oscura in un esperimento di rilevazione diretta”.
Diversi progetti di rilevazione di WIMP e di altre particelle candidate sempre alla composizione della materia oscura stanno facendo progressi e dovrebbero essere in grado di trovarle, oppure di escluderle, entro una decina di anni, o anche meno. Nel 2008, i ricercatori di un esperimento chiamato DAMA/LIBRA (DArk MAtter/Large sodium Iodide Bulk for RAre processes), ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell'Istituto nazionale di fisica nucleare, hanno annunciato non solo di aver rilevato le WIMP ma anche di averne osservate di più in maggio che in altri periodi dell'anno. Molti fisici dubitano di questi risultati, perché sono in conflitto con i risultati degli altri rivelatori, che non hanno rilevato WIMP. Lee e collaboratori sottolineano che i risultati di DAMA/LIBRA sono in accordo con le loro previsioni, secondo cui il picco di materia oscura dovrebbe essere spostato da giugno verso marzo.
“La situazione appare molto confusa", spiega Lee. "L'uso della concentrazione gravitazionale come secondo controllo ci aiuterà a capire se questi eventi derivano dalla materia oscura”, continua Lee. “E i futuri esperimenti dovrebbero essere certamente in grado di sfruttare questo effetto come verifica”.
(La versione originale di questo articolo è apparsa su scientificamerican.com il 6 gennaio. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)
http://www.lescienze.it/news/2014/01/09 ... 10-01-2014