Nov 5

Attenzione agli asteroidi di... quark! **

La necessità di introdurre la materia oscura, oltretutto preponderante rispetto alla materia normale, si basa su vaghe evidenze osservative. Le galassie non si sfaldano e si mantengono unite mentre la legge di gravità sembrerebbe non esserne in grado. L’ideale è introdurre una massa aggiuntiva non visibile, ma capace di farsi sentire. Idem per i movimenti delle galassie all’interno degli ammassi, anche se ben poco sappiamo sulla reale consistenza del vuoto intergalattico. Di sicuro i tentativi di localizzarla, in qualche modo, sono finiti tutti in un nulla di fatto.

Altrettanto infruttuose sono state le ricerche fatte nell’infinitamente piccolo, dove si sono cercate particelle “esotiche” puramente teoriche, che si sono ben guardate dal mettersi in mostra. Parlo, ad esempio degli assioni e delle WIMPS. Particelle che devono avere le giuste caratteristiche, del tutto arbitrarie: devono avere massa ma non devono agire attraverso la forza elettromagnetica se no si vedrebbero. Insomma una specie di gioco di prestigio.

Può anche darsi che esistano, ma, per adesso, “zero assoluto”.  Fin qui non ci sarebbe niente di male… lo stesso è stato fatto anche col bosone di Higgs. il problema è che questa materia non-materia, le cui componenti non si riescono a trovare nel microcosmo, è entrata a far parte di tutte le spiegazioni necessarie alla formazione delle galassie e dell’evoluzione dell’intero Universo. Il 5% di materia deve fare i conti con il 27% di materia oscura. Insomma, sarà anche la scoperta della nuova umanità (quando e se verrà trovata), ma, per adesso, mi sembra un po’ come il prezzemolo. Un cibo manca di gusto? Infiliamoci abbondante prezzemolo e tutto torna.

Non voglio fare una critica “a priori”, come se fossi un conservatore vecchio stampo, ma prima di fondare teorie evolutive sulla materia oscura mi piacerebbe molto sapere di cosa è fatta, anche perché non sarebbe un’aggiunta di un pizzico di pepe, ma la componente principale di tutto ciò che vediamo nell’Universo.

Prima di passare a modelli “esotici”, si era anche cercato di vedere se potesse essere composta di materia “normale”. Tutti questi tentativi sono apparentemente finiti in un nulla di fatto. I casi erano quindi due: o accettare la gravità come una legge non applicabile su distanze enormi o inventarsi una materia del tutto ipotetica, che, non essendo conosciuta, si poteva maneggiare e cambiare a piacimento per far tornare molti conti. Ovviamente, questa è una mia personale visione delle cose e non pretendo che sia considerata la verità. Ci mancherebbe altro…

Ecco, allora, che fa la comparsa una nuova teoria, che ci riporta ai tempi iniziali, quando si era sentito il bisogno di una massa “normale” aggiuntiva invisibile. La domanda di base è: “Siamo sicuri di aver valutato tutte le possibilità riguardo a materia composta da particelle “normali”, ma che in qualche modo risulti invisibile ai vari tipi di osservazione?”. In fondo esistono alcuni oggetti composti di materia normale che non si vedono direttamente, come i buchi neri e, in parte, anche le stelle di neutroni. Per “vederli” bisogna agire in maniera indiretta: messaggi radio, dischi di accrescimento, getti ultra energetici, e cose del genere. Ora possiamo dire di avere le prove della loro esistenza anche se non li riusciamo a vedere direttamente.

Proprio lo studio delle stelle di neutroni potrebbe indirizzarci verso una strada diversa. Sappiamo benissimo che,  al loro interno, particelle come i neutroni, normalmente molto instabili, riescono a mantenersi stabili attraverso varie interazioni possibili in una materia ultracompressa. Sappiamo anche che esistono una marea di quark e colleghi che sono stati scoperti negli acceleratori e che in qualche modo fanno parte della materia, anche se nelle condizioni “normali” sopravvivono pochissimo.

Perché trascurali del tutto? Potrebbero essersi uniti in tempi primordiali, quando le temperature erano ben diverse, e aver creato ammassi di materia molto particolare, ma non “esotica”. In fondo, le stelle di neutroni devono contenere quasi sicuramente una mistura di materia normalmente instabile, ma che in quelle condizioni rimangono stabili. Non solo i neutroni, ma anche strane forme di quark (la cui esistenza, ripeto,  è stata confermata anche se su tempi brevissimi).

Se queste particelle possono sopravvivere all’interno delle stelle di neutroni, perché non potrebbero aver creato ammassi anche macroscopici all’inizio dell’Universo? Ricadiamo su ipotesi tutte da verificare, ma, almeno si lavorerebbe con materia normale e in  condizioni simili a ciò che in certe  stelle esiste anche nell’Universo odierno.

Assumendo le giuste condizioni. i ricercatori hanno provato che queste “strane”, ma normali, strutture potrebbero formarsi e mantenersi. Il vero problema è, però, sempre lo stesso: “Se sono fatte di materia barionica, perché non le vediamo?”. E allora ecco la parte più innovativa dello studio: andare a valutare attentamente se rimangono ancora finestre in cui questi agglomerati di quark stabilizzati potrebbero esistere e non essere visti. Qualcosa di non molto diverso da particolari stelle di neutroni, ma di dimensioni diverse… I ricercatori hanno chiamato queste ipotetiche strutture Macros.

I limiti massimi e minimi di queste strutture sono state investigate in dettaglio: ad esempio, non potrebbero avere massa inferiore ai 50 grammi, se no sarebbero state trovate in particolari esperimenti. Non potrebbero, d’altra parte, superare i 1024 grammi, dato che in questo caso dovrebbero iniziare a emettere luce e questo non può essere. Non potrebbero avere certe densità superficiali, se no influenzerebbero i raggi inviati dalle sorgenti gamma attraverso l’effetto lente. E molte altre limitazioni…

Restano, però, delle finestre aperte in cui le Macros potrebbero esistere, ma non potrebbero essere rivelate con le nostre tecnologie: tra i 50 e i 1017 grammi e tra i 1020 e i 10 24 grammi.

Per avere un’idea di come la Terra ne potrebbe essere coinvolta, si è stabilito che per masse piccole le collisioni con il nostro pianeta potrebbero essere anche molto frequenti, ma passerebbero del tutto inosservate, anche ai rivelatori predisposti per la materia oscura (la densità è altissima e le dimensioni veramente ridicole, meno di un cucchiaino di materia delle stelle di neutroni). Per masse dell’ordine dei 1018 g (un piccolo asteroide) gli impatti avverrebbero mediamente ogni miliardo di anni.  Nessun "vero" rischio se fossero dell’ordine di 1023- 1024 grammi (la massa di Caronte, la grande luna di Plutone).

Insomma, potremmo essere continuamente investiti dalla materia oscura “normale” e non ce ne renderemmo conto…

Lasciatemi considerare questa teoria come “divertente”, per adesso almeno. Ha un notevole valore, però. Mette in luce possibilità di non aver bisogno di particelle esotiche per ottenere risultati analoghi. Oltretutto, queste Macros non scombussolerebbero il Modello Standard, dato che sarebbero composte da materia già conosciuta e osservata anche in condizioni abbastanza simili…

Ovviamente, non chiedetemi di entrare nei dettagli. Non è ancora il caso direi…Tuttavia, il lavoro originale è scaricabile, gratis, QUI.

In ogni modo, però, … attenti agli asteroidi di qualsiasi materia siano fatti!

2 commenti

  1. Alvermag

    Ciao Enzo, buongiorno.

    Mi ha un pò sorpreso la tua seguente affermazione, riportata nella parte iniziale dell'articolo:
    "..... si basa su vaghe evidenze osservative".

    Credevo che l'osservazione delle curve di rotazione delle galassie fosse ben documentata e che il problema sorto fosse evidente e molto pesante da ... digerire, di qui la necessità di "inventare" qualcosa; penso che i ricercatori farebbero volentieri a meno della materia oscura.
    La tua affermazione, se non l'ho male interpretata, sembra però sminuire la portata e forse anche l'attendibilità di quelle osservazioni.

    Anche la questione dell'aggregazione delle macrostrutture galattiche in tempi primordiali sembra richiedere la presenza di altra materia, oscura o meno che sia.
    Anche in questo caso però mi sembri molto dubbioso.

    Mi puoi spiegare cos'è che non ti convince?
    C'è qualcosa nelle indagini osservative (rotazione galattiche) e speculative (aggregazione macrostrutture) che non ti trova d'accordo?

    N.B.: ho visto che hai ripreso la serie S: ottimo!!!!! :-P .

    Ciao e grazie.

  2. caro Alvy,
    forse ho usato un aggettivo ... ambiguo.
    Le discrepanze con la legge di gravità classica esistono, così come con la materia che riusciamo a vedere. Tuttavia, la spiegazione si base solo su un'illazione assolutamente non confermata dalle osservazioni. Le particelle necessarie non si trovano e la gravità potrebbe non essere confermata su distanze enormi. A parte altre soluzioni, più o meno verificabili, come quella del presente articolo. Non mi piacciono le soluzioni basate su "atti di fede" nati da teorie non verificabili. Mi ricorda tanto il global warming...

    Per far nascere le galassie ci vuole la materia oscura perché questo è il modello creato sull'atto di fede. Ma potrebbe anche esserci una spiegazione diversa che non viene tenuta in conto. Siamo proprio nel GW...

    Quando la teoria sarà confermata da qualche verifica sperimentale ne riparleremo... :roll:

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