Materia oscura più vecchia del big bang?

L’argomento relativo alla materia oscura è uno dei più trattati dalla fisica moderna che sta cercando una risposta alla domanda: di cosa è fatta?
Un nuovo interessante studio sull’argomento, pubblicato su Physical Review Letters, è stato realizzato da Tommi Tenkanen, un ricercatore in fisica e astronomia alla Johns Hopkins University.

Nuova connessione tra fisica delle particelle e l’astronomia

Tenkanen così presenta la ricerca nel comunicato stampa apparso sul sito dell’Università: “Lo studio ha rivelato una nuova connessione tra fisica delle particelle e l’astronomia. Se la materia oscura è costituita da nuove particelle nate prima del Big Bang, esse influenzano il modo in cui le galassie sono distribuite nel cielo in un modo unico. Questa connessione può essere usata per rivelare la loro identità e trarre conclusioni anche sui tempi precedenti al Big Bang”.

Gran parte delle ricerche incentrate sulla materia oscura trattano quest’ultima come un qualcosa di conseguente al big bang, come una sostanza rimanente da questa “esplosione” iniziale.
Tuttavia tutte le ricerche sperimentali eseguite in tal senso non hanno avuto il successo sperato.

Come afferma lo stesso Tenkanen, se la materia oscura fosse davvero una sostanza residua del big bang, così come tutte le altre particelle, dovremmo averne qualche segnale negli esperimenti di fisica delle particelle che eseguiamo oggi, cosa che invece non avviene.

Materia oscura prodotta prima del big bang?

E se la stessa materia oscura fosse stata invece prodotta prima del big bang? Si tratta di un interrogativo che evidentemente secondo lo stesso Tenkanen non sembra così irragionevole: le particelle che compongono la materia oscura odierna potrebbero essere state prodotte durante la fase di inflazione cosmica.

Inflazione antecedente o precedente al big bang

La fase di inflazione, secondo la teoria, ha visto l’universo espandersi molto rapidamente nel corso di una frazione di secondo minimale.
La fase inflazionaria, a seconda delle varie teorie proposte, può essere essere considerata successiva, seppur di pochissimo, al big bang (la teoria inflazionaria più in voga), coincidente con esso oppure, come evidentemente ritiene Tenkanen, antecedente ad esso.
Secondo quest’ultima teoria, sostanzialmente il big bang è il nome che viene dato alle condizioni iniziali dell’universo odierno che vedono lo spazio espandersi a ritmi non più inflazionari.

Produzione di particelle scalari

In ogni caso la velocissima espansione della fase inflazionaria avrebbe portato alla produzione di vari tipi di strane particelle denominate particelle scalari.
Di queste ultime fino ad oggi ne è stata scoperta solo una, il bosone di Higgs.

Non c’è bisogno di nuovi tipi di interazioni per osservare materia oscura

Non è il primo studio che mette in correlazione particelle scalari con la materia oscura; tuttavia si tratta di uno scenario matematico che non pone alla sua base una qualsiasi tipologia di interazione tra la materia visibile e quella oscura oltre all’interazione relativa alla gravità: “Non sappiamo cos’è la materia oscura, ma se ha qualcosa a che fare con le particelle scalari, potrebbe essere più vecchia del Big Bang. Con lo scenario matematico proposto, non dobbiamo assumere nuovi tipi di interazioni tra la materia visibile e quella oscura oltre la gravità, che già sappiamo che è lì”.

Materia oscura intercettabile astronomicamente

Secondo lo studio, la stessa materia oscura potrebbe essere intercettata “osservando le firme che la materia oscura lascia sulla distribuzione della materia nell’universo”.
Ciò potrebbe essere fatto tramite le osservazioni astronomiche, in particolare quelle che saranno eseguite tramite il satellite EUCLID dell’Agenzia Spaziale Europea che dovrebbe essere lanciato nel 2022.

“Sarà molto eccitante vedere cosa rivelerà sulla materia oscura e se i suoi risultati possono essere usati per sbirciare i tempi prima del big bang”, dichiara Tenkanen.

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