Se nell'ultimo articolo abbiamo dato uno sguardo ad un lontano (in senso spazio temporale) universo in cui la tavola periodica è costituita da un massimo di 3 elementi, oggi seguiamo alcuni recenti ricerche che l'INAF riassume con il titolo emblematico "alla ricerca di una nuova fisica nel cuore di Perseo"
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| L’ammasso di Perseo ai raggi X e nel riquadro il buco nero (credit: Nasa/Cxc/U. Cambridge/C. Reynolds et al. via INAF) |
Il tutto nasce da 5 giorni di osservazioni fatte con il telescopio spaziale della NASA in direzione di Perseo, un ammasso di galassie distante da noi 240 milioni di anni luce. Osservazioni miranti a rilevare particelle esotiche note come ALP (axions-like particles), che purtroppo, come spesso avviene nella ricerca, hanno dato esito negativo.
Il tutto rientra nella ambizione (e necessità) della comunità scientifica di giungere alla cosiddetta “teoria del tutto”, il modello che dovrebbe unificare tutte le forze, le particelle e le interazioni conosciute. Tra i modelli finora proposta, menzione particolare (in quanto a notorietà) va alla teoria delle stringhe, mai stata smentita ma nemmeno mai, empiricamente, confermata
Una precisazione quest'ultima non banale. Nella scienza le teorie sono valide finché non vengono smentite da altri dati; una teoria non è un dogma ma è costantemente sottoposta alla verifica sperimentale e finché non ci sono evidenze che la negano viene considerata "accettabile". Un cambio di prospettiva rispetto alla fine del '800 quando si era convinti che la fisica newtoniana da sola bastasse a spiegare l'universo... finché un certo Einstein prima (e la meccanica quantistica poi) fecero capire tali certezze erano solo una approssimazione valida al più per la nostra vita quotidiana.
Un passo avanti in questa ricerca viene dalle osservazioni al telescopio spaziale a raggi X Chandra. Obiettivo dichiarato dello studio era trovare prove dell'esistenza di alcune particelle nei segnali elettromagnetici prodotti dagli ammassi di galassie. Gli assioni, questo il nome delle particelle, sono predette dalla teoria delle stringhe per cui identificare loro è sinonimo del dare solidità teorica alla teoria suddetta (come avvenuto in altro ambito con la rilevazione qualche anno fa delle elusive onde gravitazionali).
Come anticipato, la studio ha dato esito negativo ma nella ricerca questo non equivale ad una pietra tombale sulla teoria come avverrebbe ad esempio se si fossero trovate particelle in totale contrasto con l'impianto teorico (in un certo senso vale qui il detto "nessuna nuova, buona nuova … o quasi).
La ragione della (parziale) soddisfazione dei ricercatori è che il non essere riusciti ad identificare quelle particelle consente di porre vincoli alle caratteristiche che queste particelle dovrebbero possedere se esistessero.
Una delle ragioni della elusività di queste particelle (ipotetiche) è che dovrebbero avere una massa talmente bassa da fare apparire l'elettrone un gigante: parliamo di valori che vanno da zero (in fisica esistono particelle senza massa) a 1 milionesimo della massa dell'elettrone. Qualunque valore superiore a zero fornirebbe indizi per "gettare luce" sul mistero della materia oscura.
Tra le proprietà predette degli assioni, quella di potersi convertire in fotoni durante il passaggio attraverso campi magnetici (vero anche l'opposto, fotoni in assioni, in particolari condizioni).
Il quadro è complicato dalla presenza (ipotizzata da alcuni fisici) delle ALP, particelle di massa ultra-bassa, dotate di maggiore libertà nella transizione a fotone.
La ricerca di di tracce di conversione delle ALP in fotoni è il razionale dell'osservazione prolungata della zona centrale dell'ammasso di Perseo, in cui si trova un buco nero supermassiccio. Il risultato negativo pur in presenza di misurazioni estremamente accurate porta con se la spiegazione che se queste particelle esistono devono per forza avere massa inferiore a 10−15 volte quella di un elettrone, il limite di risoluzione degli strumenti montati su Chandra.
Ecco perché un risultato negativo è stato molto informativo.
Ecco perché un risultato negativo è stato molto informativo.
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Fonte
- Astrophysical limits on very light axion-like particles from Chandra grating spectroscopy of NGC 1275
Christopher S. Reynolds et al. The Astrophysical Journal (2020)
*** per chi vuole saperne di più***
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