LA MATERIA OSCURA

Che cos'è ?

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Diverse sono le ipotesi su cosa componga la materia oscura:

Materia ordinaria

Pianeti

Sappiamo che la materia oscura potrebbe essere composta da normali oggetti celesti come i pianeti; se non proprio di tipo terrestre, poco massivi, almeno di tipo gioviano.

In questo scenario ci sono però un paio di problemi: uno è che se ipotizziamo che i pianeti si formino solo nei pressi delle stelle intorno a cui orbitano, anche il più massivo dei pianeti rimarrebbe un nano rispetto anche alla stella più piccola. Potrebbero quindi contribuire con la loro massa ad una piccola percentuale del valore di Omega, diciamo lo 0,05 circa, valore chiaramente insufficiente.

Ma il problema maggiore viene dalla nucleosintesi degli elementi leggeri avvenuta durante il Big Bang. Al momento della sua "nascita", quando si verifico questa grande esplosione, l'universo era una miscela di particelle varie estremamente calda. Con l'espansione ed il suo raffreddamento, la "materia ordinaria", neutroni, protoni ed elettroni, ha iniziato a formare gli atomi degli elementi che possiamo osservare oggi nell'universo, ma in maggior misura di idrogeno ed elio.

Quella della nucleosintesi del Big Bang è una teoria che ha avuto un enorme successo: non solo predice che idrogeno ed elio siano gli elementi più abbondanti nell'universo ( dato verificato e risultato corretto ), ma ne prevede le corrette proporzioni relative.
C'è però qualcosa che non quadra.

La formazione delle quantità di ciascun elemento, sono dipese strettamente dalla quantità di materia originale ( i barioni ) necessaria alla loro stessa formazione. La Teoria della nucleosintesi prevede che l'universo attuale si è potuto formare solo se la quantità di materia originale ha avuto un valore di Omega = 0,1.

Possiamo notare che la quantità di materia barionica è superiore alla quantità di materia visibile, ci deve essere quindi qualche sorta di materia oscura formata da pianeti o da stelle ormai spente.

Non è ancora sufficiente però, per spiegare le velocità osservate di rotazione e degli ammassi.

Stelle poco luminose, nane brune e bianche

Altri candidati appartenenti alla "materia ordinaria", comprendono quelle stelle che non hanno raggiunto una massa sufficiente per dare inizio all'igniziòne e diventare luminose, sono le "nane brune". Anche in questo caso però, il problema è lo stesso: non ci sarebbero barioni a sufficienza per fare la differenza.

Ora, è sempre possibile che la Teoria della nucleosintesi non sia corretta, e qualcuno è propenso a questa ipotesi ma, i consensi ottenuti dalla teoria sono tali e vasti da rendere preferibile cercare risposte alternative.

La "Materia esotica"

La materia esotica, competamente esotica non è: si tratta solo di particelle diverse da elettroni, protoni e neutroni. Molte di queste particelle sono conosciute, altre sono state ipotizzate per cercare di risolvere il problema della materia oscura.

Neutrini

I neutrini sono un esempio di particelle esotiche conosciute. Si ritiene siano senza massa anche se alcuni esperimenti fanno ritenere che non sia così e che siano dotati di una massa seppur ridottissima. L'universo è permeato di neutrini, e la loro importanza per la ricerca della materia oscura sarebbe rilevante anche se avessero una massa di solo 92 eV, pari ad 1/5.000 della massa dell'elettrone. Questo solo basterebbe a portare il valore di Omega a 1 !

I WIMPS

Buona parte della materia esotica ricade nella categoria dei WIMP, acronimo di Weakly Interacting Massive Particles ( particelle massive debolmente interagenti ). Appartengono alla categoria delle particelle pesanti che però interagiscono debolmente con altra materia ( altrimenti sarebbero state scoperte da tempo ). Le possibili particelle che apparterrebbero a questa classe sono molte ed hanno nomi esotici come assioni, fotini, Wini, squark, gravitini ecc...

Cambiamenti di gravità

Una possibile soluzione, sebbene abbastanza estrema, è data dalla possibilità che non abbiamo compreso appieno la gravità. Forse la gravità su larga scala, per esempio quando si parla di dimensioni galattiche, non si comporta nello stesso modo in cui si comporta nella piccola scala che siamo in grado di misurare. Sebbene improbabile, la possibilità non può non essere presa in considerazione.


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01/11/96 by MF