Chi dice che la materia barionica si diverta a creare la vita? Fancy/Veer/Corbis/Getty Images La stragrande maggioranza della massa nel nostro universo è invisibile, e per un po', i fisici hanno cercato davvero duramente di capire cosa sia questa "roba" sfuggente. Si presume che sia una specie di particella, ci sono speranze che il Large Hadron Collider possa produrre una particella di materia oscura o che un telescopio spaziale possa rilevare l'ovvia firma rivelatrice di raggi gamma delle particelle di materia oscura che collidono. Ma così lontano, i suggerimenti sono stati pochi e distanti tra loro; un problema che sta costringendo i fisici teorici a pensare a nuove idee.
In un editoriale strabiliante del 2017 per Nautilus, la famosa fisica teorica Lisa Randall ha approfondito una delle possibilità più estreme per la materia oscura. Piuttosto che pensare alla materia oscura come a un tipo di particella, potrebbe la materia oscura essere composta da un'intera famiglia di particelle che creano stelle oscure, galassie oscure, pianeti oscuri e, forse, buio vita ? La chimica di questo universo oscuro potrebbe essere ricca e varia quanto la nostra "chimica ordinaria".
Ma non eccitarti ancora all'idea di avere un incontro ravvicinato con questi "alieni oscuri".
Il nostro universo è un meraviglioso, luogo ancora sconcertante.
Negli ultimi decenni, ci siamo resi conto che l'84,5% della materia dell'universo è invisibile. Dato il soprannome piuttosto imbarazzante di "materia oscura, " questa roba esiste in uno stato che non interagisce con la materia "ordinaria". Come "energia oscura, "queste cose sono "oscure" perché non capiamo cosa siano.
Se ci fosse un pezzo di materia oscura seduto sulla mia scrivania, Non avrei modo di sapere che era lì. Infatti, il grumo di materia oscura non poteva assolutamente "sedersi" sulla mia scrivania. Cadrebbe attraverso la scrivania e il pavimento e giù nella crosta terrestre, accelerando verso il pozzo gravitazionale al centro del nostro pianeta. Oppure potrebbe rimpicciolirsi inspiegabilmente nello spazio. La materia oscura interagisce così debolmente che il grumo passerebbe attraverso tutta la materia ordinaria come se non fosse nemmeno lì.
Su piccola scala, l'effetto gravitazionale della materia oscura è minuscolo, ma su distanze cosmologiche, la presenza della materia oscura è sicuramente percepita:può essere osservata indirettamente dalla sua influenza gravitazionale sugli ammassi di galassie e dal suo impatto sulla rotazione delle galassie. quindi noi sapere è là fuori, non possiamo proprio vederlo.
Però, non sappiamo cosa sia "esso", anche se ci sono teorie.
La materia ordinaria, nota anche come materia barionica, interagisce tramite l'elettromagnetismo, gravitazionale, forze nucleari deboli e forti. Queste forze trasferiscono energia e forniscono la struttura di tutta la materia. Materia oscura, d'altra parte, è generalmente visto come una nuvola amorfa di "roba" che non può interagire tramite l'elettromagnetismo, forze deboli o forti. Si presume quindi che la materia oscura sia "non barionica". (Anche se ci sono alcune teorie che suggeriscono una fonte barionica di materia oscura, in particolare MACHO, o massicci oggetti aureola compatti. Solo gli effetti gravitazionali della materia non barionica possono essere osservati quando una quantità sufficiente di sostanza si raggruppa insieme.
Il candidato principale nella ricerca sulla materia oscura è il WIMP, giustamente chiamato, acronimo di particelle massive debolmente interagenti. Come suggerisce il nome, questa ipotetica particella non interagisce con la materia normale, quindi non è barionica.
I modelli cosmologici consolidati prevedono che la materia oscura - che si tratti di WIMP o di qualche altra forma come "assioni" - dà la struttura del nostro universo e di solito è troppo semplificata come la "colla" che tiene insieme il nostro universo. Raggruppandosi come una rete 3D in espansione, la materia oscura influenza l'evoluzione delle galassie. Come perline su un filo, questi ammassi di materia oscura raggruppati gravitazionalmente la materia ordinaria in ammassi di galassie con vasti vuoti vuoti in mezzo.
L'astronoma Vera Rubin, osservando la rotazione delle galassie, ha notato per primo che la maggior parte della materia nelle galassie non può essere vista. Solo una piccola percentuale è visibile come le stelle, gas e polvere; il resto è racchiuso in un grande ma invisibile alone di materia oscura. È come se la nostra galassia visibile di materia ordinaria fosse semplicemente il coprimozzo di un'enorme ruota di materia oscura che si estende ben oltre i limiti di ciò che possiamo vedere.
In una ricerca pubblicata da Randall e dal suo team nel 2013, una visione più complessa della materia oscura è stata esplorata e applicata a questa massiccia "galassia oscura" in cui è incorporata la nostra galassia visibile. In questa vista, l'alone di materia oscura della nostra galassia non è composto da un solo tipo di massa amorfa di materia non barionica.
"Sembra molto strano supporre che tutta la materia oscura sia composta da un solo tipo di particella, " Randall scrive nel suo editoriale. "... uno scienziato imparziale non dovrebbe presumere che la materia oscura non sia interessante quanto la materia ordinaria e che manchi necessariamente di una diversità di materia simile alla nostra".
Proprio come il nostro universo visibile è governato dal Modello Standard della fisica - una famiglia ben collaudata di particelle (incluso il famoso bosone di Higgs) e forze, potrebbe un modello ricco e variegato di particelle di materia oscura e forze oscure operare in questo alone galattico oscuro?
Questa ricerca segue il percorso logico di supporre che ci sia una ricca varietà di fisica sconosciuta nel settore oscuro, potrebbe esserci un universo - chiamiamolo "universo ombra" - che esiste in parallelo al nostro e possiede tutte le complessità che il nostro universo visibile ha da offrire?
Gli astrofisici hanno ipotizzato in passato che le "stelle oscure" - stelle fatte di materia oscura - possano essere esistite nel nostro universo primordiale e possano persistere fino ad oggi. Se questo è il caso, Randall sostiene, forse si sono formati "pianeti oscuri", pure. Quindi porta questa idea un ulteriore passo avanti:se esiste una famiglia di particelle di materia oscura, governato da forze accessibili solo nel settore oscuro, potrebbe anche questo regno avere una chimica complessa? Se è così, potrebbe esserci vita?
Se c'è una "vita ombra" che vive i suoi giorni parallelamente al nostro universo, puoi dimenticare ogni speranza di scoprirlo, però.
"Non hai idea di quanto carina possa essere la vita della materia oscura - e quasi certamente non lo farai mai." Fisica teorica Lisa Randall, scrivendo in Nautilus
Potrebbe essere allettante usare questa ipotesi per spiegare i misteri quotidiani o persino affermazioni paranormali che la scienza non può confermare. E se "fantasmi" o inesplicabili "luci nel cielo" queste creature oscure facessero sentire la loro presenza nel nostro regno?
Anche se questo potrebbe creare una divertente trama di fantascienza, le creature oscure vivrebbero nell'universo d'ombra che è del tutto incompatibile con la materia ordinaria. Le loro particelle e forze non avrebbero alcun impatto sul nostro universo. Potrei scrivere questo articolo nel profondo di una foresta pluviale di materia oscura piena di creature in un ruggente ecosistema di materia oscura, ma non ne avrei idea.
Ma poiché conviviamo con questo universo d'ombra nello stesso spazio-tempo – non sono necessarie dimensioni extra o universi multipli – lì è un segnale che potrebbe essere trasferito.
Le onde gravitazionali sono state scoperte solo nel 2016 e il primo rilevamento di queste increspature nello spaziotempo è stato causato dalla collisione di buchi neri. Sembra plausibile che le onde gravitazionali vengano rilevate nel settore oscuro così come nel nostro universo, ma qui sarebbero rilevabili solo gli eventi cosmici più potenti nel settore oscuro.
In breve, quasi certamente non dimostreremo mai l'esistenza di simpatiche creature della materia oscura, ma Randall fa un punto importante. Quando si immagina la fonte della materia oscura, sarebbe saggio andare oltre il nostro pregiudizio che la materia oscura sia una semplice particella; potrebbe rappresentare una complessa famiglia di particelle e forze di materia oscura che vanno oltre ciò che possiamo immaginare.
