La materia oscura potrebbe provenire da altre dimensioni, suggerisce uno studio

L'anello della materia oscura nello spazio  - Sputnik Italia, 1920, 11.04.2022
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La materia oscura rappresenta la maggior parte della massa dell'Universo, ma gli scienziati hanno ancora difficoltà a dire cosa sia effettivamente e da dove abbia avuto origine.
Secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, la materia oscura potrebbe essere costituita da particelle chiamate gravitoni che sono apparse subito dopo il Big Bang, forse provenienti da altre dimensioni.
"I gravitoni massicci sono prodotti dalle collisioni di particelle ordinarie nell'universo primordiale. Si credeva che questo processo fosse troppo raro perché i gravitoni massicci fossero candidati alla materia oscura", ha detto a WordsSideKick.com il fisico italiano dell'Università di Lione in Francia, Giacomo Cacciapaglia, che è un co-autore dello studio.
Dopo aver collaborato con i colleghi della Korea University - Haiying Cai e Seung J. Lee - Cacciapaglia è stato tra coloro rimasti affascinati dalla constatazione che il numero di particelle create dopo il Big Bang non poteva essere sufficiente per spiegare tutta la materia oscura che riusciamo ad osservare nell'Universo.
In effetti, una delle osservazioni più note, e al tempo sconcertanti sull’Universo, è che non c’è abbastanza materia – almeno, materia che conosciamo – per spiegare come vediamo gravitare i grandi oggetti celesti.
‘Frankenstein Junior’ - 1974 - Sputnik Italia, 1920, 12.12.2019
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Sulla scala del Sistema Solare, la Relatività Generale e le masse che osserviamo sono coerenti con le leggi che conosciamo, ma su scale più grandi, i moti interni delle singole galassie indicano la presenza di più massa di quella che osserviamo. Le galassie si muovono troppo velocemente, mostrando una forza gravitazionale molto maggiore rispetto alla quantità di materia rilevata dai raggi X. Questo significa che esiste molta più materia, la quale tuttavia, sfugge all’osservazione e della quale non abbiamo alcuna conoscenza e che, appunto, chiamiamo ‘materia oscura’.
L’ipotesi proposta dal gruppo al quale ha partecipato Cacciapaglia, chiama in causa i ‘gravitoni’, ipotetiche particelle elementari che, si teorizza, potrebbero essere responsabili della trasmissione della forza di gravità in diversi modelli teorici che mirano a unificare i fenomeni gravitazionali con quelli quantistici, in quella che viene definita gravità quantistica.
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Ma quanto è oscura la materia oscura?
Pur non esistendo allo stato attuale dati sperimentali a favore della effettiva esistenza di questi gravitoni, lo studio pubblicato ipotizza che, se esistessero veramente, dovrebbero avere una massa inferiore a 1 megaelettronvolt (MeV), che è circa il doppio della massa di un elettrone.
Secondo una nuova teoria ora allo studio degli scienziati, potrebbero esserci più delle quattro dimensioni finora conosciute (le tre dimensioni dello spazio, più il tempo). Quando la gravità si propaga attraverso la quinta dimensione, provocherebbe la creazione di gravitoni nel nostro Universo.
"Il principale vantaggio della teoria dei gravitoni massicci come particelle di materia oscura è che interagiscono solo gravitazionalmente, quindi possono sfuggire ai tentativi di rilevarne la presenza", ha detto Cacciapaglia. "A causa delle loro interazioni molto deboli, decadono così lentamente da rimanere stabili per tutta la vita dell'Universo".
Per lo stesso motivo, secondo lo scienziato italiano, si produrrebbero lentamente durante l'espansione dell'Universo accumulandosi man mano.
L'unico modo per esplorare questa teoria e trovare prove sarebbe affidarsi a potenti acceleratori di particelle come il Future Circular Collider del CERN, che dovrebbe iniziare a funzionare nel 2035.
Solo grazie a questi potentissimi strumenti si potrebbe riuscire finalmente a isolare il fantomatico ‘gravitone’, particella elementare di materia, o forse sarebbe meglio dire antimateria, capace di spiegare il mistero della enorme discrepanza tra forza di gravità e massa delle galassie.
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