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UNIVERSO/ Alla scoperta di come funzionano le stelle e i misteri del cosmo

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Le particelle che ci raggiungono in Terra o sono stabili o hanno tempi lunghi di decadimento. Il meccanismo di produzione dei raggi cosmici non è stato ancora individuato in modo chiaro.

Le particelle elementari e il loro modo di accoppiarsi con la materia sono una componente molto importante per comprendere il funzionamento delle stelle e ovviamente della stella a noi più vicina, il Sole. In questo contesto i neutrini ricoprono un ruolo fondamentale. Nel Laboratorio sotterraneo del Gran Sasso ed in altri laboratori sotterranei esperimenti sofisticati studiano i neutrini emessi dal Sole. Il più avanzato è attualmente l’esperimento Borexino installato nei Laboratori del Gran Sasso.

Ma ci sono altri aspetti che coinvolgono le particelle e il Cosmo. Uno di questi è la cosiddetta “Materia Oscura”. I corpi celesti che irradiano emettendo vari tipi di radiazioni, comprese quelle dello spettro visibile, sono circa il 2,5% della materia presente nell’Universo. Ma il comportamento delle Galassie sotto gli effetti della forza gravitazionale rivela che tali forze hanno intensità maggiore di quello che dovrebbero avere sulla base della materia conosciuta dallo studio dell’emissione di radiazioni, denunciando quindi la presenza di altra materia che è stata chiamata appunto Materia Oscura. Questa presenza viene evidenziata anche da altri fenomeni, come le lenti gravitazionali, e da alcune caratteristiche della storia dell’evoluzione del Cosmo.

La Materia Oscura dovrebbe rappresentare circa il 28-30% della materia (e ugualmente dell’energia) presente nell’Universo (il rimanente 68% circa è rappresentato da un’energia completamente sconosciuta: l’Energia Oscura).

Le ipotesi più accreditate sulla Materia Oscura considerano che tale Materia sia diffusa e rappresentata da particelle elementari che, pur avendo delle caratteristiche un pò diverse da quelle che noi studiamo quotidianamente, obbediscono pur tuttavia a forze e regole proprie delle Particelle Elementari. Fra queste una possibilità è l’esistenza di un neutrino massivo, cioè con massa consistente, mentre il neutrino che noi conosciamo dovrebbe avere massa piccolissima, di svariati ordini di grandezza inferiore a quelle dell’elettrone.

Molti esperimenti sono in funzione o sono in preparazione per rivelare l’esistenza di particelle del tipo di quelle ipotizzate per spiegare la Materia Oscura. Se esse sono presenti nell’Universo dovrebbero arrivare anche sulla Terra, come avviene per i raggi cosmici. Fino ad ora l’unico segnale, che potrebbe essere interpretato come Materia Oscura, è stato ottenuto da un esperimento in funzione nel Laboratorio del Gran Sasso: DAMA/LIBRA. Tale segnale, per essere considerato come dovuto a componenti della della Materia Oscura, deve essere confermato da almeno un altro esperimento, completamente indipendente, secondo il paradigma del Metodo Scientifico.

Questi sono solo alcuni aspetti della sinergia fra Fisica delle Particelle e Astrofisica. La Fisica Astroparticellare sta sviluppandosi molto in questi anni sia per il grande interesse della tematica sia per le difficoltà che attualmente sta incontrando la Fisica delle Particelle agli acceleratori, a causa sia del costo degli acceleratori stessi, sia delle dimensioni e della complessità degli esperimenti.



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