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La materia oscura potrebbe originare da quella "ordinaria" Fonte foto: iStock - sakkmesterke
SCIENZA

La materia oscura potrebbe originare da quella "ordinaria"

Lo studio che ribalta le teorie sull'origine della materia oscura: in principio dominava la materia "ordinaria", da cui originò in via esponenziale quella "oscura"

Quello sull’origine e la composizione della materia oscura è uno degli enigmi più affascinanti della scienza rimasto senza risposta: siamo ancora ben lontani da una comprensione dettagliata di quella che un tempo veniva definita la “massa mancante" dell’Universo.

La materia oscura è quella sostanza misteriosa che costituisce quel “quasi 90% della materia dell’Universo" che non conosciamo. Fu nel 2001 che l’astronomo Bruce H. Margon dell’Università di Washington, confessò l’imbarazzo della comunità scientifica nel “non riuscire a trovare" la parte mancante dell’Universo.

“Come in una sorta di Ghiaccio-9 cosmico"

Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Physical Review Letters è destinato a complicare le cose, per quanto riguarda la già misteriosa origine della materia oscura. Parrebbe, infatti, che la materia invisibile quasi completamente sconosciuta agli umani possa originare da quello che dell’Universo, invece, conosciamo piuttosto bene.

Secondo il paper – firmato tra gli altri da Joshua Ruderman, fisico delle particelle dell’Università di New York – la materia oscura potrebbe moltiplicarsi grazie alla conversione della materia ordinaria in un tipo di sostanza “più scura", “come in una sorta di ghiaccio-9 cosmico".

Il ghiaccio-9 è una meravigliosa invenzione letteraria dello scrittore Kurt Vonnegut, che nel romanzo del 1963 “Cat’s Cradle" – tradotto in italiano appunto come “Ghiaccio Nove" – ipotizza una struttura molecolare alternativa dell’acqua, capace di solidificare a temperatura ambiente (per la precisione a 45,5°C) e di propagare tale proprietà a tutta l’acqua del pianeta, con esiti catastrofici.

Questo tipo di sviluppo, fondato in parte sull’emanazione di alcune proprietà fisico-chimiche, viene oggi in ambito scientifico chiamato crescita esponenziale ed è comune a diversi modelli osservabili in natura, dalle colonie di parassiti alla popolazione globale delle vespe, per citarne solo alcuni.

Come afferma Ruderman, lo studio prende avvio da una semplice domanda: “la materia oscura potrebbe crescere esponenzialmente, considerata la sua abbondanza?". Così il team di ricerca ha preso a confrontarsi con uno dei misteri dell’Universo, sostenuto dalla potente suggestione di Vonnegut, con un esito decisamente affascinante.

In principio era la materia ordinaria

Della materia oscura sappiamo che è l’invisibile, impercettibile “gemella" di quella ordinaria, o barionica e che costituisce, almeno secondo gli ultimi dati del CERN, circa l’85% della materia dell’Universo.

La materia oscura è tale perché non interagisce con la luce, da cui l’invisibilità che ne tutela i millenari segreti, ma produce importanti effetti gravitazionali sugli oggetti celesti, ed è proprio grazie a tali interazioni che sappiamo oggi che esiste. Gran parte di quello che sappiamo oggi dell’Universo, in breve, non avrebbe senso se non ipotizzassimo la presenza di materia oscura.

Ma da dove viene la materia invisibile che costituisce quasi tutto l’Universo, tranne quel che possiamo vedere? Le prime ipotesi in materia sostenevano che la materia oscura si formò nelle prime fasi di vita dell’Universo, quando le particelle erano mescolate insieme in una sorta di “bagno termale" elettromagnetico primordiale. Secondo tale ipotesi, la gran parte dell’esistente proverrebbe dalla materia oscura, che si sarebbe lentamente “distrutta" entrando in contatto con quella ordinaria.

Il nuovo studio ribalta la teoria dell’annichilazione: in principio non fu la materia oscura, quindi. All’opposto, secondo Ruderman e colleghi, agli albori dell’Universo la materia barionica eccedeva di molto la materia oscura, anche se la cosa non durò a lungo. Quando una particella di materia oscura entrava allora in contatto con un’altra particella, sostengono i ricercatori, la annichiliva producendo così due particelle di “antimateria" – in maniera del tutto simile a quel che fanno positroni ed elettroni che, annichilendo producono due fotoni. Ed ecco come sarebbe, oggi, al punto che la materia oscura occupa quasi l’intero Universo.

Il nuovo modello proposto da Ruderman e colleghi permette per la prima volta di associare la formazione della materia oscura ai meccanismi della crescita esponenziale, cosa che offrirebbe una solida spiegazione per l’attuale composizione dell’Universo, in cui per ogni particella di materia barionica ne esistono ben sei di materia oscura.

Ecco quindi che la nuova ricerca apre la strada a nuove prospettive d’indagine, ed infinite nuove domande, su uno dei più grandi misteri dell’Universo.

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