Delle incongruenze matematiche tra i modelli per il calcolo del tasso di espansione dell’Universo suggeriscono l’esistenza di una nuova particella subatomica, anche se la ricerca è ancora oggetto di dibattito

“Una discrepanza matematica nel tasso di espansione dell’Universo potrebbe indicare la via per una grandissima scoperta nel campo della fisica teorica”. Queste sono le parole del Premio Nobel Adam Riess, fisico dell’Università Johns Hopkins di Baltimora, Maryland, in occasione del 231esimo incontro della Società Astronomica Americana a Washington DC. Gli esiti della presentazione di Riess potrebbero portare alla scoperta di una nuova particella subatomica, ma l’argomento è ancora oggetto di controversie.

Adam Riess, Premio Nobel per la Fisica del 2011, ha recentemente condotto uno studio volto a calcolare il tasso di espansione del cosmo, ovvero la velocità a cui questo si espande. L’unità di misura usata per descrivere questa espansione è la Costante di Hubble, chiamata così in onore dell’astronomo Edwin Hubble. Riess, insieme al suo team, ha usato lo strumento Wide Field Camera 3 del telescopio orbitante Hubble per rifinire il valore misurato da lui per la Costante.

“Il risultato che abbiamo ottenuto è di 73,24; questo valore non differisce molto da quello calcolato in passato, ma il risultato interessante è stato determinare che le uniche cifre diverse dal valore originale sono quelle dell’approssimazione” ha detto Riess al 231esimo incontro della Società Astronomica Americana a Washington DC. Il team di Riess ha calcolato la Costante di Hubble adottando il modello matematico che è valso allo stesso Riess il Premio Nobel per la Fisica nel 2011; questo modello può calcolare le distanze attraverso il cosmo utilizzando alcuni dati noti come il grado di luminosità di alcune supernova.

Il valore confrontato con quello calcolato dal team di Riess è stato quello fornito dal satellite Planck; questo modello di calcolo, chiamato anche Modello Standard della Cosmologia o modello Lambda-CDM, viene calcolato grazie ad uno speciale sistema di schermi in grado di percepire le frequenze della Radiazione Cosmica di Fondo. La Costante di Hubble calcolata dal satellite Planck corrisponde a 66,9 chilometri al secondo per megaparsec (Un megaparsec corrisponde a 3,26 milioni di anni-luce).

Il grado di differenza tra i due valori corrisponde ad un livello 3,4 sigma; il livello sigma descrive la probabilità che una particolare scoperta non sia una casualità. Per esempio, un livello sigma 3 corrisponde, nel lancio di una moneta, all’uscita di testa nove volte su dieci. Un livello sigma 5 viene considerato come il momento opportuno per dichiarare una nuova scoperta.

Contemporaneamente, un altro studio sulla misura del tempo di ritardo nei quasar ha ottenuto risultati della Costante molto simili a quelli del team di Riess, mentre un’altra analisi del 2017 condotta sulla densità della materia barionica (Normale) nel cosmo è giunta a valori simili a quelli del modello Lambda-CDM.

In seguito al confronto di questi dati, il team di Riess ha affermato che l’Universo si sta espandendo ad una velocità maggiore del 9% rispetto ai valori calcolati in passato; l’impossibilità di spiegare questa accelerazione attraverso il Modello Standard della Cosmologia ha portato Riess a supporre che possa esistere un’altra particella subatomica, oltre alle tre già conosciute. Questa particella, chiamata neutrino sterile, rappresenterebbe il quarto tipo di neutrino conosciuto, ma i tentativi di progettare degli esperimenti per identificarlo non hanno portato a risultati concreti.