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Materia oscura….
Abbiamo visto precedentemente che ci sono forti prove teoriche
e sperimentali a favore del fatto che l’universo sia costituito da
materia standard (protoni e neutroni, soprattutto, visto che gli
elettroni contano per meno dello 0,05% della massa ordinaria)
per un misero 5% del suo totale.
Il resto è costituito per un 25% dalla materia oscura e per il 70%
dall’energia oscura.
Sull’identità di queste misteriose entità nere, però, ci sono ancora
molti dubbi. L’ipotesi più naturale è che la materia oscura sia
costituita sempre da protoni e neutroni, che in qualche modo,
però, non si sono riuniti e non hanno iniziato il processo di
produzione stellare.
C’è però una considerazione di carattere teorico che rende questa
possibilità molto remota.
Grazie a molte osservazioni dettagliate, oggi sappiamo molto bene
quanto gli elementi più leggeri (idrogeno, elio, deuterio e litio)
siano abbondanti nel cosmo. I dati sperimentali si accordono con
grande precisione con quelli calcolati partendo dall’ipotesi che i
nuclei di questi elementi siano stati sintetizzarti in un certo modo
nei primi minuti di vita dell’universo, e questo è uno dei maggiori
successi della cosmologia contemporanea.
Ma tutti questi calcoli si basano sul fatto che la materia oscura non
sia fatta di protoni e neutroni, perché se così fosse queste particelle
sarebbero troppo abbondanti, il modello salterebbe e la teoria
non si accorderebbe più con la realtà osservata.
Se non è costituita da protoni e neutroni, allora, di cosa è fatta la
materia oscura?
Nessuno lo sa con precisione, ma non mancano certo le supposizioni.
I candidati sono molti, dagli assioni agli zinos, e chi proporrà il
nome voncente sarà di sicuro convocato a ritirare un certo premio
in quel di Stoccolma.
Una seria limitazione è data dal fatto che la materia oscura non è
stata mai osservata in alcun modo, nonostante non sia confinata
nello spazio profondo, ma sia distribuita ovunque nell’universo,
ivi compresa la nostra Terra.
Secondo le ipotesi più accreditate, in questo preciso istante miliardi
di particelle costituenti la materia oscura stanno trapassando il
nostro corpo. E’ ovvio dunque che il candidato ideale a questo
ruolo deve essere in grado di passare attraverso la materia senza
interagirvi in alcun modo.
I neutrini potrebbero fare al caso nostro.
Relitti cosmici prodotti dal big-bang, le stime mostrano che dovrebbero
essercene in giro molti, circa 55 milioni per metro cubo. Se una delle
tre specie note di neutrino pesasse almeno un centomilionesimo del
protone, la loro massa complessiva paregerebbe quella della materia
oscura.
Il modello di cui ci avvaliamo per spiegare quanto in apparenza
sembra impossibile spegare e dimostrare, si avvale del ‘modello
cosmologico standard’, che rappresenta senza esagerazioni una
delle conquiste più importanti della fisica del XX secolo.
Questo modello, fornisce una descrizione molto completa e
soddisfacente dello stato attuale del nostro universo.
Non solo: la descrizione del modello standard può essere estesa
anche all’indietro nel tempo, per ricostruire la storia passata dell’
universo, e spiegare ad esempio l’origine degli elementi che lo
componevano dal primo stadio primordiale e caldissimo di
particelle.
Il completamento naturale del modello standard, il cosiddetto
‘modello inflazionario’, spiega inoltre come si siano formati gli
enormi ammassi di materia che oggi osserviamo a partire da
microscopiche variazioni di densità della materia primordiale.