L’analizzatore di raggi cosmici Alpha, a bordo della Stazione spaziale internazionale, potrebbe aver trovato tracce dell’esistenza della materia oscura, l’impalpabile elemento che (si pensa) costituisca la maggior parte del nostro Universo

Due grosse macchine che si scontrano. E un urto che le ferma bruscamente. A questo farebbe pensare il crollo improvviso dell’energia di un flusso inaspettato di positroni, particelle elementari uguali agli elettroni ma con carica positive, registrato dallo spettrometro magnetico Alpha (Ams) a bordo della Stazione spaziale internazionale (Iss).  Secondo gli scienziati, questa anomalia nel flusso potrebbe essere dovuta a particelle di materia oscura che si scontrano e si annichiliscono l’un l’altra per produrre coppie elettrone-positrone. C’è di più: la misurazione dell’energia dovuta a questo arresto potrebbe addirittura permettere di calcolare la massa delle particelle di materia oscura coinvolta. Almeno così sostiene Samuel Ting, fisico delle particelle del Massachusetts Institute of Technology di Cambridge, co-vincitore del Premio Nobel per la Fisica nel 1976.  

Analizzando i dati raccolti dall’Ams fin dal 2014, il gruppo di ricercatori che li studiano, guidati per l’appunto da Ting, ha in particolare individuato il valore minimo dell’energia a cui il flusso inaspettato di positroni inizia, e il valore massimo al quale il flusso si arresta. I dettagli della scoperta sono stati riportati in un lavoro recentemente pubblicato sulle pagine di Physical Review Letters.  “Questo risultato è importante”, afferma Angela V. Olinto, capo del dipartimento di astronomia e astrofisica dell’Università di Chicago e coautrice del lavoro, “perché il  valore di energia al quale il flusso si arresta (286GeV)  è coerente con le particelle di materia oscura pesante”.

Ma cos’è la materia oscura? E perché è importante trovarne traccia? Per capirlo, facciamo un passo indietro. Secondo le teorie attualmente più accreditate, l’Universo sarebbe costituito per il 90% da una materia che, diversamente da quella tradizionale, non emette radiazioni elettromagnetiche (ossia “luce”, da cui il nome di materia oscura), e che quindi non siamo in grado di “vedere”. L’esistenza di questa materia è necessaria, in particolare, per spiegare le enormi forze di attrazione gravitazionale che hanno permesso la formazione delle galassie al momento del Big Bang e il loro mantenimento nel tempo

C’è da dire, però, che l’esistenza della materia oscura potrebbe non essere l’unico meccanismo coerente con il modello del Big Bang. Nel tempo, sono infatti state messe a punto anche altre teorie che non rendono necessaria l’esistenza della materia oscura: per gli astrofisici, quindi, è di fondamentale importanza trovare evidenze sperimentali della materia oscura al fine di confermare o smentire le ipotesi sulla sua esistenza.

In questo scenario, lo studio appena pubblicato non è risolutivo: gli autori stessi, infatti, riconoscono che l’annientamento della materia oscura è, ancora una volta, solo una di tutte le possibile spiegazioni per l’anomalia nel flusso di positroni. Che infatti potrebbe essere emesso anche da una stella di neutroni di tipo pulsar, ossia una stella di piccole dimensioni e altissima densità che emette impulsi direzionali di radiazioni come un faro rotante, o, con probabilità minore, dallo scontro nello spazio interstellare tra particelle energetiche di diversa natura, come per esempio quelle generate dalle supernove.