Materia oscura: il monopolo oscuro in alternativa al modello WIMP

Calcolando la massa dell’universo, da tempo i ricercatori sono giunti alla conclusione che oltre a ciò che vediamo deve esserci qualcos’altro. Qualcosa che riempie gli spazi che a noi sembrano vuoti ma che in realtà non lo sono, ovvero quella che è conosciuta come materia oscura, che rappresenta la maggior parte della materia dell’universo. Ma che cos’è esattamente la materia oscura?

Non esiste ancora una risposta certa e definitiva a questa domanda ma, nel corso degli anni, gli astrofisici al lungo l’hanno cercata e per ora sono state proposte solo teorie in risposta a quello che è uno dei più grandi quesiti del nostro tempo.

La teoria della particella WIMP

La Materia oscura non può per ora essere osservata, ma solo dedotta grazie alla sua forza di gravità e fino ad ora la teoria maggiormente diffusa è quella delle WIMP. Secondo questo modello, la materia oscura non barionica sarebbe composta da bizzarre particelle conosciute come Weakly Interactive Massive Particle (WIMP), particelle massive debolmente interagenti.

Si tratta di particelle ipotetiche dotate di massa, che interagiscono debolmente con la materia normale solo tramite la gravità e l’interazione debole. Le WIMP fanno quindi parte della materia oscura, e sono state ipotizzate per spiegare parte della materia oscura fredda, ovvero quella parte costituita da particelle che si sono disaccoppiate dall’equilibrio termico dell’Universo primordiale a regime non relativistico. Diversamente dalle particelle relativistiche, come i neutrini, che costituirebbero la materia oscura calda. Queste particelle sono caratterizzate da assenza di carica elettrica e nessuna carica di colore. Devono essere inoltre delle particelle massive, quindi non relativistiche ed interagiscono solo tramite interazione debole.

Da quando però è stata proposta le teoria delle WIMP, nessuna prova importante è stata prodotta a suo sostegno e i fisici sembra che si trovino quindi ora in un punto di stallo, senza progressi nel campo dell’individuazione della composizione della materia oscura, fino ad ora.

Un nuovo candidato come componente della materia oscura

Due fisici dell’Università Davis della California, hanno infatti proposto una nuova teoria sulla composizione della materia oscura, che si basa su concetti nuovi come l’elettromagnetismo oscuro, i fotoni oscuri e altre particelle. Lo studio, condotto da John Terning e Christopher Verhaaren, propone come nuovo candidato per la composizione della materia oscura, un monopolo magnetico oscuro che interagisce con un fotone oscuro.

Ma che cos’è un monopolo? I ricercatori hanno ipotizzato questa particella facendola comportare come il singolo polo di un magnete. Si tratta dunque di una particella ipotetica, mai osservata e proposta solo da modelli teorici quantistici. Secondo la teoria dei due fisici della Davis, questi monopoli interagirebbero con i fotoni e gli elettroni oscuri analogamente a come essi interagiscono, secondo i modelli, con i fotoni e gli elettroni “normali”.

I due ricercatori ritengono che i monopoli producano sugli elettroni degli sfasamenti nelle loro orbite, e proprio grazie a questi potrebbero essere osservati. Rimane comunque il fatto che, anche se la teoria si rivelasse corretta, questo tipo di osservazioni sarebbero decisamente difficili. Richiederebbero infatti il verificarsi di determinate condizioni, che produrrebbero comunque degli sfasamenti orbitali negli elettroni estremamente piccoli, più difficili da osservare persino delle onde gravitazionali.