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 Inserito il - 10/06/2009 : 12:13:25
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Segnali dal cosmo: è materia oscura?
Fonte: Agenzia Spaziale Italiana
Su Nature uno studio basato sui dati dell'esperimento PAMELA
L'esperimento Pamela a bordo di un satellite russo ha osservato nello spazio vicino un’anomala quantità di antimateria che potrebbe essere un segnale dell’esistenza della materia oscura, enigmatica materia che si ipotizza largamente presente nel nostro universo (23 per cento del totale). Lo studio, pubblicato oggi dalla rivista scientifica Nature, è stato realizzato da un team internazionale coordinato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Pamela, (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light - nuclei Astrophysics), è frutto di una collaborazione tra l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’Agenzia Spaziale Russa e istituti di ricerca russi, con la partecipazione dell’Agenzia Spaziale Italiana e il contributo delle agenzie spaziali e università tedesche e svedesi.
Questo strumento, composto da un magnete e da molteplici rivelatori di particelle, orbita da circa tre anni attorno alla Terra, a un’altezza tra 350 e 600 chilometri, per studiare i raggi cosmici e, in particolare, la loro componente di antimateria. I raggi cosmici sono particelle accelerate a velocità vicine a quella della luce, probabilmente in seguito agli effetti di esplosioni di supernovae lontane o di altri fenomeni violenti nel cosmo; sono formati soprattutto da protoni, nuclei di atomi di elio, o più pesanti, ed elettroni. Tuttavia, tra le particelle più rare si trovano anche particelle di antimateria - identiche alle particelle di materia ma con carica opposta - e tra queste, in particolare, antielettroni, chiamati anche positroni, e antiprotoni.
I risultati pubblicati su Nature evidenziano un’anomalia nel rapporto tra il numero di positroni e il numero di elettroni rivelati. Questa abbondanza di positroni può trovare una spiegazione plausibile in un segnale di materia oscura, ma non è da escludere che si tratti di particelle provenienti da pulsar o da altre sorgenti astrofisiche. L’ipotesi è che le particelle di materia oscura presenti nella nostra galassia, interagendo fra loro, si annichilino o decadano, producendo sciami di particelle secondarie di alta energia e, in particolare, coppie protone-antiprotone ed elettrone-positrone che Pamela sta intercettando.
“Questi dati, insieme a quelli pubblicati sul rapporto antiprotoni su protoni in febbraio su Physical Review Letters, rappresentano uno dei più importanti contributi di questi ultimi anni alla conoscenza del mistero della materia oscura, permettendo di restringere in modo molto significativo il campo delle ipotesi sulla sua natura”, spiega Piergiorgio Picozza dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e Università di Roma Tor Vergata, coordinatore dell’esperimento Pamela.
Oltre ai nuclei di antimateria e ai possibili segnali di materia oscura, i fisici della collaborazione stanno cercando altri tipi di materia esotica, ma anche indicazioni sulle sorgenti dei raggi cosmici e sulle leggi che regolano i loro meccanismi di accelerazione e propagazione nella galassia, oltre a precise informazioni sull’evoluzione dell’attività del Sole.
Il lavoro di analisi, cominciato dopo il lancio da Baikonur, in Kazakistan, il 15 giugno 2006, coinvolge una collaborazione internazionale, a cui partecipano scienziati italiani, russi, tedeschi e svedesi. I ricercatori italiani, provenienti dalle Sezioni Infn e università di Roma Tor Vergata, Trieste, Firenze, Napoli e Bari, dai Laboratori Nazionali di Frascati dell’Infn e dall’Ifac del Cnr di Firenze, costituiscono il nucleo centrale e più numeroso della collaborazione.
La missione Pamela continuerà a fornire informazioni per almeno altri tre anni.
“Andare nel cosmo a studiare l’antimateria di origine naturale è fondamentale per capire l’origine e l’evoluzione dell’Universo in cui viviamo” spiega Enrico Flamini, responsabile Osservazione dell’Universo dell’Agenzia Spaziale Italiana. “Per questo l’impegno italiano in questo campo proseguirà con la missione AMS, il più grande cacciatore di antimateria mai costruito, che verrà agganciata alla Stazione Spaziale Internazionale alla fine del prossimo anno”.
PER SAPERNE DI PIU’
Sappiamo che i modelli che descrivono la nascita dell’universo richiedono la creazione di quantità uguali di materia e di antimateria. Il nostro mondo, però, è fatto esclusivamente di materia, l’assenza apparente di antimateria rappresenta uno dei grandi problemi irrisolti della scienza. Un secondo affascinante mistero riguarda la composizione del nostro Universo che per circa il 96 per cento sembra fatto di tipi di materia ed energia di cui non conosciamo la natura: per lo più si tratta di energia, ma ben il 23 per cento di tutto l’universo è composto di una forma ignota di materia che non emette e non assorbe radiazione e la cui presenza è ipotizzata sulla base degli effetti gravitazionali sulla materia ordinaria. È la materia oscura.
Nelle misure di Pamela, il rapporto tra antiprotoni e protoni corrisponde alle attese dei modelli che stimano il fondo normalmente presente nei raggi cosmici di queste particelle e non presenta le anomalie che sono invece registrate per il rapporto tra positroni ed elettroni: questo ha una rilevanza fondamentale sui modelli teorici attuali che descrivono la natura della materia oscura, in quanto invalida quelli che prevedono l’annichilazione di materia oscura in proporzione all’incirca uguale tra coppie protone-antiprotone ed elettrone-positrone.
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Segnali dal cosmo: è materia oscura?
