Una nuova teoria suggerisce come dal Big Bang, la materia ordinaria ha cominciato a trasformarsi in nuova materia oscura.
La materia oscura, una delle sostanze più misteriose dell’universo, potrebbe essere anche molto più strana di quanto si pensasse in precedenza. A spiegarlo è un team internazionale di fisici in un articolo pubblicato sul giornale “Physical Review Letters“, nel quale spiegano come potrebbe addirittura “moltiplicarsi” convertendo la materia ordinaria, che costituisce, ad esempio, le stelle, i pianeti e le galassie, in altra materia oscura. Questo tipo di moltiplicazione ha un nome: si chiama crescita esponenziale, e compare sempre in diversi modelli della natura, dalle colonie batteriche alle popolazioni di vespe parassite, come indicate da diversi studi pubblicati su ‘Nature‘. “Ci siamo chiesti se fosse possibile che la materia oscura crescesse esponenzialmente in funzione della sua abbondanza”, ha spiegato Joshua Rudeman, fisico delle particelle presso la New York University e coautore dello studio a LiveScience. Da quando la sua esistenza è stata postulata dall’astronomo svizzero Fritz Zwicky nel 1933, la materia oscura è diventata oggetto di studi di scienziati di tutto il mondo. Cinque volte più abbondante della materia ordinaria, la materia oscura non è rilevabile dai nostri strumenti, poiché non emette alcun tipo di radiazione elettromagnetica. Tuttavia, sappiamo che è lì perché esercita gravità sulla materia che possiamo vedere, ed è essenziale per spiegare i movimenti di stelle e galassie che gli astronomi osservano attraverso i loro telescopi. Sono stati rilevati, ad esempio, alcuni ammassi stellari che esercitano molta più gravità di quanto dovrebbe essere possibile in base alla quantità di materia visibile che contengono. La gravità “extra” corrisponde alla materia oscura. Ma nonostante gli sforzi di tutti, nessuno finora è stato in grado di osservarne direttamente le caratteristiche, né di scoprire di cosa potrebbe essere fatta. Ma una cosa è certa: qualunque siano i loro componenti, sono molto diversi dai normali atomi di cui è fatta la materia ordinaria. Ora, nel loro studio, i ricercatori propongono un nuovo meccanismo che suggerisce che la materia oscura provenga effettivamente dalla materia ordinaria stessa. Per gli esperto la materia oscura deve essere stata creata durante il Big Bang, contemporaneamente alla materia ordinaria. E le condizioni estreme dell’originale “zuppa” di particelle roventi hanno portato alla distruzione di molte di esse in continue collisioni. Secondo un’idea precedente del fisico Adam Green, la maggior parte di quelle particelle originali erano materia oscura, ma furono distrutte entrando in contatto con altre particelle in un processo chiamato “annientamento“. Quindi, subito dopo l’annientamento, all’inizio dell’Universo, erano rimaste molte più particelle di materia ordinaria che oscurità.
Ma poi, con il tempo, le cose si sono invertite e la materia oscura rimasta ha cominciato a sostituire l’abbondante materia ordinaria nell’universo primordiale, in un processo che Green ha chiamato “congelamento“. Nel loro articolo, Rederman e i suoi colleghi portano il modello del congelamento all’estremo suggerendo come all’inizio c’era davvero molta più materia ”ordinaria” rispetto a quella oscura, ma poi le cose sono cominciate a cambiare rapidamente. Quando una particella di materia oscura entra in contatto con un’altra di materia ordinaria, entrambe si ”annichilano”, ma dalla collisione emergono altre due particelle di materia oscura. È simile al modo in cui altre particelle fondamentali, come positroni ed elettroni, si annichilano a vicenda per produrre due fotoni. E se è vero, il meccanismo è in grado di produrre nuova materia oscura a un ritmo esponenziale. Il tempo trascorso dal Big Bang sarebbe stato sufficiente, secondo i ricercatori, per spiegare l’attuale rapporto tra materia oscura e materia ordinaria, che attualmente è di sei a uno. Questo significa che la materia ordinaria alla fine scomparirà e che l’intero Universo è destinato a diventare un’enorme massa di materia oscura? Secondo lo studio, non necessariamente. “Se il processo continuasse troppo a lungo“, spiega Ruderman, “ci ritroveremmo con un universo con molta più materia oscura del nostro universo attuale“. Ma il nuovo meccanismo funziona solo a temperature estremamente elevate, quelle avvenute poco dopo il Big Bang. Mentre l’universo si raffreddava, la reazione rallentò e si fermò. Non va dimenticato, tuttavia, che il modello di crescita esponenziale rimane solo uno dei tanti possibili meccanismi per spiegare la materia oscura. “In questo momento”, conclude Ruderman, “abbiamo più domande che risposte”.
