La materia ci circonda giorno e notte in tutte le sue forme:alberi, case, Arredamento, e anche l'aria che respiriamo. Ma, secondo i fisici, la materia visibile a noi familiare può rappresentare solo circa il 20 percento di tutto il materiale nell'universo. Secondo la teoria attuale, fino all'80% può essere materia oscura. Questa affermazione si basa su diverse osservazioni, uno dei quali è che le stelle e le galassie ruotano molto più velocemente di quanto farebbero se nell'universo fosse presente solo materia "normale".

La materia oscura potrebbe essere fatta di assioni

Col tempo, gli scienziati hanno sviluppato diverse teorie per spiegare esattamente di cosa potrebbe essere fatta questa misteriosa materia oscura. Tra i potenziali candidati che entrano in discussione ci sono particelle massicce che interagiscono debolmente o WIMP. I ricercatori hanno passato molti anni a cercare di scovarli con i rilevatori di particelle, ancora senza successo. Diversi anni fa, però, gli scienziati hanno proposto un'alternativa:una classe di particelle chiamate assioni, che sono significativamente più leggeri di altre particelle. Secondo la teoria, il campo di queste particelle oscilla, il che significa che varia continuamente. La frequenza di questa oscillazione è proporzionale alla massa delle particelle, e, poiché questo è estremamente basso, anche la frequenza deve essere bassa. Ma nessuno sa ancora se è così. Il problema è che è probabile che l'oscillazione del campo attraversi un ciclo completo una volta all'anno come un trilione di volte al secondo.

Rilevare gli assioni con l'aiuto del cambiamento di spin nucleare

I ricercatori della Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) hanno ora trovato un modo per rilevare gli assioni con l'aiuto del programma Cosmic Axion Spin Precession Experiment (CASPEr). "Stiamo sfruttando il potenziale della risonanza magnetica nucleare, " ha spiegato il professor Dmitry Budker dell'Istituto di Fisica della JGU e dell'Helmholtz Institute Mainz. "Questo significa che possiamo identificare lo spin dei nuclei all'interno delle molecole, o, più specificamente nel nostro caso, all'interno dell'isotopo di carbonio C13 e idrogeno." L'assunto di base è che la materia oscura può influenzare lo spin dei nuclei, fornendo così ai ricercatori un modo per rintracciarlo. La rotazione, però, può essere influenzato anche dal campo magnetico terrestre. I ricercatori utilizzano una schermatura sofisticata per sopprimere il campo magnetico; però, anche la migliore schermatura in imperfetta. I fisici devono quindi decidere quale proporzione dei cambiamenti di spin osservati è dovuta alla materia oscura e quale al campo magnetico terrestre. Ciò ha portato il team di scienziati a sviluppare la sua nuova configurazione del magnetometro. Il principio alla base della tecnica è il fatto che le molecole generalmente contengono diversi tipi di nuclei atomici. Poiché i vari nuclei reagiranno al campo magnetico e alla materia oscura in misura diversa, è possibile distinguere tra queste influenze.

Una parte della possibile gamma di frequenze è stata ora studiata

Il team dell'Università di Mainz ha ora setacciato la gamma di frequenze da poche oscillazioni all'anno fino a 18 oscillazioni all'ora, per ora, senza trovare prove dell'effetto della materia oscura. "È un po' come cercare un anello perduto in un vasto giardino, " disse Budker. "Abbiamo già perquisito una parte del giardino, quindi ora sappiamo che è qui che l'anello, l'assone, non si trova. Questo ci ha permesso di restringere notevolmente l'intervallo in cui speriamo di trovare l'assone, e ora possiamo concentrare la nostra ricerca su altre gamme."