Nuove idee per la materia oscura
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Mentre si cercano le WIMPs tra le rocce, una idea tenta di risolvere il puzzle che vede la materia oscura comportarsi diversamente in base all'ambiente in cui la si calcola. Serve una risonanza


Fonte Physical Review D - “Paleo-detectors: Searching for Dark Matter with Ancient Minerals” - Andrzej K. Drukier et al.


Galassie e materia oscura, un connubio misterioso.
Galassie e materia oscura, un connubio misterioso.

Le particelle di materia oscura potrebbero sbattere l'una contro l'altra e sparpagliarsi nello spazio (scattering) soltanto in corrispondenza di una ben determinata energia, il che verrebbe in aiuto dei modelli di formazione galattica e di distribuzione di materia oscura stessa. 
Secondo il Lambda Cold Dark Matter Model le strutture che vediamo nell'universo sono figlie della materia oscura ma il problema cosmologico più grande è che di queste materia non conosciamo nulla, se non quanto possiamo derivare dall'osservazione indotta dalla gravità. 

Quel che è stato osservato sembra andar contro le simulazioni al computer: se la gravità è la sola forza che guida questa materia, soltanto in modo attrattivo e mai repulsivo quindi, allora la materia oscura dovrebbe addensarsi sempre al centro delle galassie e invece ciò che vediamo, soprattutto nelle galassie nane sferoidali, è una densità inferiore alle attese verso i nuclei. 
Il rebus potrebbe essere risolto se la materia oscura si comportasse come palle da biliardo che cozzano l'una contro l'altra, con la conseguenza che le particelle verrebbero sparse ovunque dopo una collisione. Uno dei problemi risiede però nel fatto che la materia oscura sembra comportarsi diversamente tra nane sferoidali e ammassi galattici
Se lo scattering avvenisse soltanto a una bassa e ben precisa velocità, il che potrebbe avvenire spesso nelle nane sferoidali caratterizzate generalmente da lenti movimenti e molto più raramente nelle veloci dinamiche degli ammassi, allora la soluzione potrebbe essere raggiunta. Quel che serve è una risonanza.  

La risonanza è un fenomeno comune: aumentare l'aroma prodotto dal vino in un bicchiere richiede un movimento circolare del bicchiere stesso alla velocità giusta, ad esempio, mentre le vecchie radio analogiche devono essere sintonizzate alla giusta frequenza per poter funzionare. Stessa cosa potrebbe guidare la materia oscura: alla giusta velocità le particelle di materia oscura collidono e si disperdono in diverse direzioni causando lo scattering. Ad oggi è la spiegazione più semplice che possa essere fornita per spiegare il differente comportamento legato all'ambiente di appartenenza, una spiegazione che ha vinto anche lo scetticismo iniziale di chi l'ha ideata dopo aver riprodotto perfettamente le osservazioni. 

Se questo è reale, l'osservazione di un consistente numero di galassie sarà il giusto test-bed (Physical Review Letters).

Mentre si cercano soluzioni ai diversi atteggiamenti della materia oscura, continuano le ricerche delle famose Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs), le particelle di materia oscura (secondo la teoria della cold dark matter) che dovrebbero manifestare un segnale a contatto con i rivelatori e che invece non si manifestano mai. Da anni. 
Alla fine del secolo scorso un team di scienziati avanzò l'ipotesi della possibilità di rinvenire firme lasciate sulle rocce antiche, firme nanometriche dovute a passate interazioni. La ricerca si concluse con un nulla di fatto ma oggi, alla luce del miglioramento tecnologico e delle tecniche di analisi, lo stesso processo viene riproposto con l'idea che analizzare rocce in estrema profondità possa portare a numerose tracce da scoprire. Le WIMPs dovrebbero quindi risultare non dall'osservazione diretta in tempo reale ma da tracce registrate sulle rocce antiche in seguito allo spostamento di un nucleo indotto dall'interazione con la materia oscura. Gli elementi sui quali indagare con maggiori probabilità sono i depositi di evaporiti marine e i minerali in rocce ultra-basiche, in grado di mantenere a lungo la registrazione del segnale. L'analisi comparata delle rocce di diversa età consentirebbe in tal caso anche il tracciamento dell'evoluzione delle interazioni.