Dark Matter Hurricane offre maggiori possibilità di identificare le particelle di Axion

Attenzione, siamo in un uragano che non possiamo vedere. La sua superpotenza di invisibilità deriva dal fatto che è fatto di materia oscura.

E i fisici delle astroparticelle trovarono un uso eccellente per questo uragano spaziale invisibile: risolvere il mistero di ciò che costituisce la misteriosa sostanza. In un articolo pubblicato il 7 novembre sulla rivista Recensione di fisica D, i ricercatori dell'Università di Saragozza, del King's College di Londra e dell'Istituto di Astronomia del Regno Unito prevedono maggiori possibilità di identificare la materia oscura utilizzando dati satellitari dettagliati sui movimenti delle stelle.

Un ricordo che l'umanità è una goccia nel secchio dell'universo

Il totale complessivo della massa normale osservata dall'umanità - il tuo gatto, il sole, un pod di marea - costituisce meno del cinque percento dell'universo. Circa il 68 percento è energia oscura e l'ultimo 27 percento è materia oscura. Solo uno spazio oscuro fatto di chi-sa-cosa, potenzialmente alla base dell'accelerazione dell'espansione dell'universo. Tra le teorie attuali, gli scienziati preferiscono le particelle massive Interaginanti (WIMP) o le assioni come particelle misteriose.

Stiamo praticamente nuotando nella roba, che scienziati come Ciaran A. J. O'Hare, Ph.D., un postdoc di fisica teorica all'Università di Saragozza e il primo autore dello studio, chiamano "vento di materia oscura".

"La ragione per cui usiamo questa frase è che siamo incorporati in un alone di materia oscura e stiamo ruotando nel disco galattico (questa ruota rotante di stelle e gas), ma l'alone è molto diverso", dice O'Hare Inverso. "Non c'è disco di materia oscura, nessuna rotazione preferita, solo ronzio in direzioni casuali."

Fondamentalmente, potremmo non sapere quale sia la particella, ma poiché conosciamo la direzione che stiamo ruotando, scienziati come O'Hare possono determinare da dove dovrebbe provenire la materia oscura, che è dove i flussi stellari - i resti delle galassie nane si estendono attraverso il cielo - entra.

"Gli stream sono previsioni davvero generiche su come comprendiamo la formazione delle galassie", afferma O'Hare. La maggior parte dei flussi sono esili e piccoli, ma una ricchezza di dati ricchi raccolti dal satellite Gaia dell'Agenzia spaziale europea sulla distanza e la velocità di oltre un miliardo di stelle offre ai ricercatori i dettagli necessari per identificare i flussi che sono difficili da vedere con l'occhio umano. Inoltre, gli scienziati sanno che questi resti di galassie nane vengono con la materia oscura.

Il flusso S1, identificato grazie a Gaia, si fa strada come un uragano per due motivi.

"La cosa davvero straordinaria che abbiamo trovato su S1 è che non siamo solo seduti all'interno, ma la direzione che stiamo facendo è l'opposto, stiamo andando verso l'alto", spiega O'Hare. "Nel test per questo, una volta che vediamo la materia oscura, se il flusso S1 è lì, possiamo essere più sicuri che il segnale che abbiamo visto è materia oscura perché possiamo associarlo a questo oggetto che possiamo vedere nello spazio."

Come rileviamo la materia oscura?

Nonostante il fatto che la materia oscura schiaffeggi la nostra galassia in faccia, il rilevamento prova una sfida. Gli esperimenti tipicamente creano una collisione e misurano l'energia, la luce o la dispersione di calore. Precedenti esperimenti su WIMP hanno riguardato la dispersione su scala nanometrica e la finestra di energia rilevabile è rimasta stretta. Per una più chiara evidenza del flusso, il gruppo ha optato per cercare diverse ipotetiche particelle, assioni, in condizioni sperimentali che permettano loro di cercare dispersioni di scala millimetrica (ancora minuscole, ma rilevabili) con una maggiore probabilità di successo.

Gli esperimenti attuali stanno cercando di salire di livello in due direzioni, secondo O'Hare. Alcuni ricercatori stanno facendo l'esperimento il più grande possibile, per dare più particelle con cui interagire. D'altra parte, in modo esponenziale, più eventi di energia per la materia oscura si verificano a livelli di energia più bassi, che richiedono la lettura di segnali più piccoli e più piccoli.

Nonostante le sfide, il flusso S1 esiste in un promettente incrocio. "La cosa principale che mi piace del flusso S1 è che fondamentalmente ci sta dando un'altra cosa da cercare", afferma O'Hare. "È l'interfaccia tra astronomia e fisica delle particelle. È ciò che l'astronomia può dirci sulla fisica delle particelle e su ciò che la fisica delle particelle può dire all'astronomia ".