L’assione, il candidato alla materia oscura, mostra effetti filamentosi

L’assione è un’ipotetica particella elementare, ipotizzata dal punto di vista implicito dalla teoria di Peccei-Quinn per spiegare la non violazione della simmetria CP nell’interazione forte. Ora questa particella è meno misteriosa per gli scienziati. Un gruppo di fisici ha rivelato le basi matematiche che potrebbero spiegare come i cosiddetti assioni potrebbero generare entità simili a filamenti che creano uno strano voltaggio nei materiali di laboratorio.

Gli assioni furono proposti per la prima volta negli anni ’70 dai fisici che studiavano la teoria della cromodinamica quantistica, che descrive come alcune particelle elementari sono tenute insieme all’interno del nucleo atomico. Il problema era che questa teoria prevedeva alcune proprietà bizzarre per particelle note che non vengono osservate. Per risolvere questo problema, i fisici hanno ipotizzato una nuova particella, in seguito soprannominata l’assione.

La scoperta sull’assione

I fisici presto si resero conto che gli assioni avrebbero potuto chiarire anche un enigma cosmico. Si ritiene che oltre l’80% della materia nell’Universo sia costituito da una misteriosa sostanza invisibile, chiamata materia oscura. “Gli assioni sono candidati per la materia oscura, ma non li abbiamo ancora trovati”, afferma Yoshimasa Hidaka, autore dello studio. Gli assioni potrebbero avere le proprietà giuste, quindi i fisici hanno cercato segni di esistenza in numerosi esperimenti.

Ma c’è un altro campo in cui si possono studiare le proprietà degli assioni. I fisici possono preparare materiali esotici, chiamati isolanti topologici, in laboratorio, che mostrano proprietà strane, come condurre elettricità sulle loro superfici pur rimanendo isolanti elettrici all’interno. Tali materiali mostrano altri comportamenti strani. A volte, i loro elettroni si raggruppano e si muovono in modo tale che il materiale sembra essere costituito da “quasiparticelle” con proprietà insolite. Questo può creare una tensione inaspettata attraverso il materiale, chiamata effetto Hall anomalo. Si prevede che l’assione sorga in questo modo, negli isolanti topologici, dove dovrebbe interagire con particelle di luce, o fotoni, in modo diverso dalle particelle regolari.