Piccolo è bello

Nello Spazio sembra proprio che le cose più piccole siano spesso le più importanti. Un caso tipico è il neutrino, una delle particelle fondamentali più elusive e misteriose. Una nuova ricerca sulle distribuzione delle galassie pone un limite superiore alla massa del neutrino: al massimo sembrerebbe avere un valore pari alla metà di quanto pensato finora. Eppure la sua importanza per stabilire il futuro dell’Universo è incontestabile.

Un valore molto più basso per il limite superiore della massa del neutrino è risultato di una ricerca a 3-dimensioni su oltre 700000 galassie chiamata MegaZ DR7. Sebbene i neutrini siano molto “leggeri” e interagiscano con la materia molto raramente, essi sono talmente numerosi che riescono ad avere un effetto estremamente significativo sull’evoluzione della distribuzione della materia nell’Universo. Se ne deriva che anche la stessa distribuzione delle galassie è legata strettamente alla piccolissima massa della particella fondamentale. Nel caso di MegaZ si è stabilito che per ottenere un risultato che concordi con quanto osservato si deve ridurre di circa la metà la massa del neutrino rispetto a quanto pensato precedentemente.

Vi sono però delle restrizioni sulle informazioni fornite dalla mappa galattica della nuova ricerca, in parte dovute alle tre varietà di neutrino esistenti: elettronico, muonico e tauonico, ciascuno di loro con una massa probabilmente diversa. Ne consegue che MegaZ può solo stimare la somma delle tre masse neutriniche. La distribuzione galattica suggerisce che la massa combinata delle tre varietà di neutrino sia meno di 0.28 elettronVolt.

Sebbene la ricerca non ponga un limite inferiore alla massa del neutrino, è chiaro che esso deve averne una, come si deduce dal flusso che proviene dal Sole e dagli esperimenti di laboratorio.

simulazioni numeriche della densità della materia in una certa zona dell’Universo

Queste immagini rappresentano simulazioni numeriche della densità della materia in una certa zona dell’Universo, con o senza massa neutrinica. Le due simulazioni si basano sulle stesse condizioni iniziali, con neutrini senza massa (sinistra) e con una massa di 1.9 eV(destra). Nei due casi si vede chiaramente che la materia si distribuisce in strutture dalle caratteristiche ben diverse tra loro. La ricerca MegaZ ha trovato la miglior concordanza utilizzando una massa di soli 0.28eV. (Fonte: Shankar Agarwal e Hume Feldman, University del Kansas)

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10 Commenti

  1. Argomento interessante!
    La distribuzione di neutrini nell’universo è considerata uniforme? e l’interazione tra neutrini e materia è di tipo gravitazionale oppure subentra qualche altra legge?
    Ciao!
    🙂

  2. @enzo
    Hi!
    Sto giustappunto leggendo il libro di Hooper sulla materia oscura nell’universo che sembra molto a che fare con i neutrini. Ci sono cose che mi hanno incuriosito e che non sono spiegate nel libro, Forse sono particolarmente difficili. Senz’altro me le potrai chiarire meglio. Mi incuriosisce il rivelatore di neutrini. Come sono riusciti a beccarli da Homestake al Super-K e ora su quali calcoli viene valutata la loro diffusione nell’universo? E dei neutralini che mi dici? Sono deduzioni teoriche o al momento c’è qualche conferma sperimentale? Devo dire che l’argomento è estremamente affascinante.

  3. Hi Elisabetta,
    i neutrini non si rivelano ovviamente direttamente in quanto sono in grado di attraversare qualsiasi materiale. Tuttavia, essi possono interagire con particelle elementari poste in recipienti sotterranei (dove nessun’altra particella potrebbe arrivare) e quindi qualsiasi cambiamento si derivi esso DEVE essere dovuto al neutrino. La loro diffusione è frutto di ipotesi e più che altro gli studi tendono a specificarne la massa: esiste oppure no? Sempre,comunque, per via indiretta attraverso simulazioni come quella dell’articolo. Infine, i neutralini si basano (teoricamente) sul principio della “supersimmetria”, ossia qualcosa che ammette che per ogni particella esista il suo contrapposto, come ad esempio per l’elettrone il positrone e via dicendo, ma in modo molto più sofisticato. Come altre particelle “esotiche” il neutralino potrebbe essere un componente della materia oscura… ma aspettiamo che l’acceleratore del CERN li riesca a dimostrare…

  4. Grazie Enzo , ora ho capito. Il neutrino attraversa la materia e quindi diversamente da altre particelle se c’è una minima emissione di luce, energia (?) questa è dovuta all’interazione di queste particelle elementari con il neutrino. Il recipiente sotterraneo era pieno di acqua per cui i neutrini interagivano con gli elettroni ?
    Sembra quasi fantascientifico che si riescano a manipolare particelle che quasi non hanno massa.E’ stupefacente.

  5. @Elisabetta,
    più o meno. Non vi è luce, ma l’impatto con un nucleo atomico produce una piccola variazione che viene rivelata dai dispositivi. Hai certamente ragione…vi è acqua pesante o cose simili. E sì… è veramente stupefacente come si riesca a passare dal grande al piccolo utilizzando tecnologie molto simili.

  6. @ enzo
    Sono andata avanti nel libro. E’ tutto affascinante anche se tra quintessenza…radiazioni cosmiche di fondo ( che leggevo puntalmente ” forno” …forse sono dislessica? oppure cucino troppo) a microonde …teoria dell’inflazione ecc mi sono persa. Ho bisogno di digerire lentamente tutte queste nozioni e magari di rileggerne in altri scritti per potermi solo avvicinare a un minimo di comprensione. Forse è OT ma non è che mi potresti spiegare, bene, come sai fare te il concetto di universo piatto. Non riesco a visualizzarlo e in giro su internet non ho trovato granchè. 😳 Te ne sarei molto grata 🙂

  7. @Elisabetta,
    fammi partire da lontano…

    Una superficie curva a due dimensioni non è difficile da visualizzare, ma la Relatività Generale asserisce che lo spazio stesso (non soltanto un oggetto contenuto nello spazio) può essere curvo. Inoltre lo spazio della Relatività Generale ha 3 dimensioni spaziali e una dimensione temporale, non solo due come nel nostro esempio precedente. E questo è impossibile da visualizzare!

    Tuttavia, può essere descritto matematicamente con gli stessi metodi che i matematici usano per descrivere le superfici a due dimensioni. Esse possono essere a curvatura positiva (tipo la sfera), a curvatura negativa (tipo l’iperboloide) o a curvatura nulla (il piano). Che cosa significano per il destino dell’Universo questi tre tipi di curvatura applicati ad uno spazio a quattro dimensioni?

    1) Se lo spazio ha curvatura negativa, non c’è massa sufficiente per fermare l’espansione dell’Universo. In tal caso, esso non ha confini ed è destinato perciò ad espandersi per sempre. Questo è chiamato “Universo aperto”.

    2) Se lo spazio non ha curvatura (cioè è “piatto”), contiene esattamente la massa sufficiente per fermarne l’espansione, ma solo dopo un tempo infinito. Così, l’Universo non ha confini ed è destinato ad espandersi per sempre, ma con velocità sempre decrescente, tendente a zero in un tempo infinito. Questo viene detto “Universo piatto” o “Universo euclideo” (perchè la geometria usuale delle superfici non curve, che studiamo a scuola, è chiamata Geometria Euclidea).

    3) Se lo spazio ha curvatura positiva, contiene una massa sufficiente da fermare l’attuale espansione dell’Universo; in questo caso l’Universo non è infinito, ma lo stesso non ha confine (così come l’area della superficie di una sfera non è infinita, ma tuttavia non c’è un punto della sfera che possa essere considerato il suo “confine”). L’espansione alla fine terminerà e si trasformerà in una contrazione. Così, ad un certo punto in futuro le galassie smetteranno di allontanarsi l’una dall’altra e cominceranno ad avvicinarsi, e l’Universo collasserà piano piano su se stesso. Questo viene detto un “Universo chiuso”.

    Spero di averti chiarito le idee e non avertele ancor più complicate… magari tra un poi’ potrei scrivere un articoletto sulla “forma” dell’Universo… 😉

  8. @ enzo
    Grazie. Nel ” modello” dell’universo a curvatura positiva si ha il Big Crunch?
    Aspetto con ansia l’articoletto sulla ” forma” dell’universo.