Cerca la materia oscura nella galassia dalle profondità della terra

Euclid, una missione dell’Agenzia spaziale europea (ESA) che ha lasciato la Terra il 1^Qualunque luglio 2023 e cercheremo, in particolare, di far luce sulla materia oscura nella galassia.

Fu solo negli anni ’70 che la questione dell’esistenza della materia oscura suscitò interesse. A questo proposito, matiere noir è una cattiva traduzione francese della parola inglese “Dark Matter” che significa piuttosto “invisibile” o “non visto/nascosto”. Se il materiale fosse stato “black”, avremmo scritto in inglese “black”.

astronomo americano Vera Rubino, dottorando negli anni ’70, studiando la rotazione delle galassie a spirale (ci sono tre tipi di galassie: a spirale, ellittiche e irregolari; la nostra galassia, la Via Lattea, è di tipo a spirale). Lo studio di Vera Rubin affronta la questione se la “massa luminosa”, cioè la massa visibile – che si deduce dalla presenza delle stelle – sia effettivamente uguale alla massa dinamica (massa totale studiando la dispersione di velocità).

Descrivendo la velocità di rotazione di una galassia in funzione della sua distanza dal centro della galassia stessa, si effettua una misura diretta della distribuzione globale della materia nella galassia. La massima velocità di rotazione di una galassia a spirale è a pochi kiloparsec dal centro (un parsec è un’unità di lunghezza astronomica equivalente a 3,26 anni luce, 206.265 unità astronomiche o circa 30.900 miliardi di chilometri), e dovrebbe diminuire. Questo perché le stelle alla periferia della galassia ruotano attorno al centro, proprio come i pianeti orbitano attorno al sole. Le stelle ai margini di una galassia hanno una velocità orbitale inferiore rispetto a quelle vicine al suo centro.

Tuttavia, Vera Rubin osserva che le stelle ai margini della galassia di Andromeda, così come altre galassie a spirale, sembrano ruotare molto rapidamente (le velocità sono rimaste praticamente costanti man mano che ci si allontanava dal centro). Sono giunto alla conclusione che c’è una mancanza di massa per spiegare queste velocità di rotazione. Diverse altre osservazioni simili furono fatte negli anni ’80, rafforzando le osservazioni di Vera Rubin. La ricerca della materia oscura è quindi un intenso obiettivo di ricerca in astrofisica, particelle astronomiche e fisica delle particelle.

Depuis l’observation of fond cosmologique or rayonnement fossile (résidu d’un rayonnement émis by the loresqu’il était dans dans une phase tres chaude et dense, au all début, juste ee 380 000 ans apres le Big Bang) da parte dei satelliti dove tavola, la materia oscura sembra essere sei volte più massiccia della materia visibile; Dovrebbe costituire circa il 26% dell’universo e quindi la materia che sappiamo costituire tutte le stelle e le galassie rappresenta solo il 5% del contenuto dell’universo. La materia oscura non interagisce con la materia “normale” (il nostro universo conosciuto), o interagisce molto poco, rendendone molto difficile l’individuazione e la caratterizzazione. La sua esistenza è rivelata solo dall’influenza della gravità.

Si sta facendo molta ricerca anche a terra, e posso dire più precisamente sottoterra, ad esempio all’acceleratore LHC del CERN.

Ricerca sotterranea

Il vantaggio degli esperimenti sotterranei è la combinazione di rilevamento diretto e rilevamento indiretto della materia oscura dalle indagini astronomiche. Pertanto, una forte sinergia tra sonde astrofisiche (indirette) e laboratori sotterranei (sonda diretta) può misurare e limitare congiuntamente l’influenza della materia oscura. Undici laboratori sotterranei operano per la ricerca sulla materia oscura e altri oggetti astrofisici nell’emisfero settentrionale.

In Francia, ad esempio, c’è il laboratorio sotterraneo di Modane, vicino al confine italiano dove l’esperimento EDELWEISS indaga da quindici anni questa ipotesi della presenza di materia oscura sotto la montagna.

I laboratori sotterranei sono piuttosto profondi. I più profondi sono installati in vecchie miniere come SNOLAB in Canada (2000 m) o CJPL in Cina (2400 m). I laboratori sotterranei di Modane (LSM, Francia) e del Gran Sasso (LNGS, Italia) si trovano rispettivamente a circa 1700 m e 1400 m sotto la roccia della montagna e in una galleria (Frejus/Gran Sasso).

La posizione sotterranea garantisce naturalmente un’elevata soppressione delle particelle di raggi cosmici prodotte nell’atmosfera e quindi dei sottoprodotti della formazione cosmica (come i nuclei radioattivi).

Come rileviamo la materia oscura nel sottosuolo?

Questa materia oscura nella nostra galassia è una specie di gas di particelle “aliene” in cui ci immergiamo. Mentre la Terra si muove attraverso la galassia, incontra direttamente queste particelle, quindi non c’è bisogno di andare lontano per trovarle. Ma per poterlo osservare direttamente, deve interagire con la materia ordinaria.

Quando una particella di materia oscura colpisce un nucleo di materia normale, può farlo rimbalzare. Rilevare questo piccolo movimento permetterà di segnarne il passaggio.

Per garantire che tali eventi rari e insignificanti vengano catturati, i rilevatori devono essere progettati in un materiale altamente non radioattivo e schermato dalle radiazioni parassite per ridurre al minimo il rumore di fondo che maschererebbe il segnale desiderato. Da qui l’interesse ad installare osservatori in laboratori sotterranei per evitare, come abbiamo accennato, la massima quantità di radiazioni (cosmiche e radioattive) che potrebbero disturbare le misure.

Le ricerche condotte nei laboratori sotterranei costruiti negli anni ’80 e ’90 sono state condotte con l’obiettivo di studiare i fenomeni legati alla fisica delle alte energie e delle astroparticelle (età del protone, fisica dei neutrini, ecc.). xxi^H Il secolo ha segnato l’inizio di esperimenti più ambiziosi per esplorare la materia oscura nell’universo.

Tuttavia, con i progressi della tecnologia e delle conoscenze di base, i laboratori sotterranei divennero ben presto estremamente utili ad altre discipline. Da qui l’interesse dei Paesi emergenti ad impegnarsi a partecipare allo sviluppo di queste infrastrutture, come i progetti di ANDES (Argentina/Cile) e PAUL (Sud Africa). Questi laboratori sono all’avanguardia nella ricerca sulle astroparticelle ma anche in altre attività legate alla misurazione della radioattività di basso livello per la biologia.

Ci sono anche enormi opportunità per la ricerca in sismologia, climatologia, glaciologia e astrobiologia. La capacità di controllare le condizioni di luce e altri parametri ambientali rende i laboratori sotterranei luoghi ideali per sperimentare l’idroponica, come i funghi. Forniscono altre opportunità come determinare la capacità di utilizzare il sottosuolo come ambiente di lavoro e persino per organizzare i tunnel come ambienti abitabili.

Altre ipotesi alternative spiegano il fenomeno osservato da Vera Rubin. La materia oscura potrebbe non esistere e l’ipotesi che esista potrebbe essere dovuta a un parziale fraintendimento delle leggi di gravità. Altre teorie postulano l’esistenza dell’antigravità o L’esistenza di masse negative nel nostro universo, proprio come le cariche elettriche positive e negative. Ciò rende possibile visualizzare un universo senza materia oscura.

In attesa dei risultati della ricerca, possiamo goderci alcune escursioni nel mondo della fantascienza come con le serie TV buio Dove una sfera di materia oscura creata da una centrale nucleare permette di viaggiare nel tempo. Più relax, serie Futurama quando e dove “Niploniani”Loro, piccole creature cattive, digeriscono il loro cibo come dense palline nere fatte di materia oscura, palline di feci che fungono anche da carburante per le astronavi.