Red Hanuman
26-09-2014, 06:03
Uno sguardo sulla materia oscura dai nuovi dati di AMS
Il flusso di positroni, le antiparticelle degli elettroni, che colpisce il nostro pianeta insieme ad altri componenti dei raggi cosmici è compatibile con una produzione di antimateria da parte della materia oscura, la misteriosa materia invisibile dell'universo. È il risultato di una nuova analisi dei dati raccolti da AMS, il rivelatore di antimateria montato a bordo della Stazione spaziale internazionale, nell'ambito di una missione che vede un'importante partecipazione dell’Istituto nazionale di fisica nucleare e dell’Agenzia spaziale italiana
Il positrone è l'antiparticella dell'elettrone, ovvero ha la stessa massa dell'elettrone ma carica elettrica di segno opposto. Elettrone e positrone sono solo due delle diverse particelle cariche provenienti dallo spazio che formano i cosiddetti raggi cosmici, che colpiscono continuamente il nostro pianeta, e possono dirci qualcosa di estremamente importante su come si forma l'antimateria nello spazio. È per questo che appaiono di estrema rilevanza i risultati pubblicati in due articoli, sia il primo sia il secondo pubblicati sulle "Physical Review Letters", che riguardano le misurazioni dell'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) il “cacciatore di antimateria” montato a bordo della Stazione spaziale internazionale, che sta raccogliendo dati dal 2011. Le caratteristiche del flusso di positroni, in particolare, sono compatibili con l'ipotesi che a originare queste particelle di antimateria sia la materia oscura, la misteriosa materia invisibile, la cui esistenza è stata ipotizzata per rendere conto dei parametri dinamici della rotazione delle galassie.
Nei primi 30 mesi della missione AMS-02, a cui partecipano anche l’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) e l’Agenzia spaziale italiana (ASI), che hanno realizzato la maggior parte dei rivelatori, è stato registrato, in mezzo a 41 miliardi di raggi cosmici raccolti, lo spettro di energia di elettroni con energie fino a 600 gigaelettronvolt (miliardi di elettronvolt, in fisica delle particelle l'elettronvolt è l'unità di misura dell'energia) e di positroni fino a 500 gigaelettronvolt, raggiungendo un limite finora inesplorato per queste componenti della radiazione cosmica.
8488
Una suggestiva immagine del rivelatore AMS sulla Stazione spaziale internazionale (Cortesia NASA)
Il primo dato significativo emerso dalle misurazioni è che i positroni sono troppi rispetto alle attese. Secondo la teoria, infatti, i raggi cosmici possono produrre antimateria collidendo con le polveri interstellari, ma solo in quantità limitata e mostrando una decisa decrescita all'aumentare dell'energia. Il segnale osservato da AMS, invece, cresce rapidamente una volta superati gli otto gigaelettronvolt.
Questo significa che devono operare altri meccanismi di produzione dei positroni e che le sorgenti sono uniformemente distribuite nello spazio, come già emerso dai risultati preliminari di AMS, presentati nel 2013. Entro un errore del tre per cento, infatti, il flusso di positroni osservato da AMS è isotropo, cioè ha la stessa intensità qualunque sia la direzione di osservazione.
“Questo risultato rappresenta un importante passo avanti nello studio di un fenomeno (l’eccesso di positroni) che era stato rilevato per la prima volta nell’esperimento spaziale PAMELA, e che oggi viene misurato da AMS-02 con una precisione e un’estensione nell’intervallo di energia senza precedenti”, sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN. “La sinergia tra INFN, ASI e industria italiana coglie con il nuovo risultato di AMS-02 un frutto importante, migliorando significativamente la conoscenza di un fenomeno che presenta ancora risvolti misteriosi e quindi con potenzialità di nuove scoperte”.
Ma quale potrebbe essere la natura di queste sorgenti di positroni? Una prima ipotesi è che possa trattarsi di pulsar, cioè di stelle di neutroni in rapida rotazione attorno a un proprio asse. L'altra, più suggestiva, è che il processo generativo sia l'annichilazione di particelle di materia oscura.
Per dirimere la questione sono necessarie ulteriori osservazioni che permettano di aumentare ancora di più la statistica degli eventi osservati. Ma già si è sulla buona strada. AMS per la prima volta ha mostrato chiaramente un parametro importante: il flusso massimo di positroni si osserva intorno al valore di energia di 275 gigaelettronvolt. Inoltre, AMS ha misurato i flussi di positroni ed elettroni separatamente, confermando che l'eccesso di positroni non può essere dovuto alla “scomparsa” di elettroni ma deve essere spiegata con un processo indipendente.
Articolo originale QUI (http://www.lescienze.it/news/2014/09/19/news/ams_positroni_antimateria_materia_oscura-2297636/?ref=nl-Le-Scienze_26-09-2014).
Il flusso di positroni, le antiparticelle degli elettroni, che colpisce il nostro pianeta insieme ad altri componenti dei raggi cosmici è compatibile con una produzione di antimateria da parte della materia oscura, la misteriosa materia invisibile dell'universo. È il risultato di una nuova analisi dei dati raccolti da AMS, il rivelatore di antimateria montato a bordo della Stazione spaziale internazionale, nell'ambito di una missione che vede un'importante partecipazione dell’Istituto nazionale di fisica nucleare e dell’Agenzia spaziale italiana
Il positrone è l'antiparticella dell'elettrone, ovvero ha la stessa massa dell'elettrone ma carica elettrica di segno opposto. Elettrone e positrone sono solo due delle diverse particelle cariche provenienti dallo spazio che formano i cosiddetti raggi cosmici, che colpiscono continuamente il nostro pianeta, e possono dirci qualcosa di estremamente importante su come si forma l'antimateria nello spazio. È per questo che appaiono di estrema rilevanza i risultati pubblicati in due articoli, sia il primo sia il secondo pubblicati sulle "Physical Review Letters", che riguardano le misurazioni dell'Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) il “cacciatore di antimateria” montato a bordo della Stazione spaziale internazionale, che sta raccogliendo dati dal 2011. Le caratteristiche del flusso di positroni, in particolare, sono compatibili con l'ipotesi che a originare queste particelle di antimateria sia la materia oscura, la misteriosa materia invisibile, la cui esistenza è stata ipotizzata per rendere conto dei parametri dinamici della rotazione delle galassie.
Nei primi 30 mesi della missione AMS-02, a cui partecipano anche l’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) e l’Agenzia spaziale italiana (ASI), che hanno realizzato la maggior parte dei rivelatori, è stato registrato, in mezzo a 41 miliardi di raggi cosmici raccolti, lo spettro di energia di elettroni con energie fino a 600 gigaelettronvolt (miliardi di elettronvolt, in fisica delle particelle l'elettronvolt è l'unità di misura dell'energia) e di positroni fino a 500 gigaelettronvolt, raggiungendo un limite finora inesplorato per queste componenti della radiazione cosmica.
8488
Una suggestiva immagine del rivelatore AMS sulla Stazione spaziale internazionale (Cortesia NASA)
Il primo dato significativo emerso dalle misurazioni è che i positroni sono troppi rispetto alle attese. Secondo la teoria, infatti, i raggi cosmici possono produrre antimateria collidendo con le polveri interstellari, ma solo in quantità limitata e mostrando una decisa decrescita all'aumentare dell'energia. Il segnale osservato da AMS, invece, cresce rapidamente una volta superati gli otto gigaelettronvolt.
Questo significa che devono operare altri meccanismi di produzione dei positroni e che le sorgenti sono uniformemente distribuite nello spazio, come già emerso dai risultati preliminari di AMS, presentati nel 2013. Entro un errore del tre per cento, infatti, il flusso di positroni osservato da AMS è isotropo, cioè ha la stessa intensità qualunque sia la direzione di osservazione.
“Questo risultato rappresenta un importante passo avanti nello studio di un fenomeno (l’eccesso di positroni) che era stato rilevato per la prima volta nell’esperimento spaziale PAMELA, e che oggi viene misurato da AMS-02 con una precisione e un’estensione nell’intervallo di energia senza precedenti”, sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN. “La sinergia tra INFN, ASI e industria italiana coglie con il nuovo risultato di AMS-02 un frutto importante, migliorando significativamente la conoscenza di un fenomeno che presenta ancora risvolti misteriosi e quindi con potenzialità di nuove scoperte”.
Ma quale potrebbe essere la natura di queste sorgenti di positroni? Una prima ipotesi è che possa trattarsi di pulsar, cioè di stelle di neutroni in rapida rotazione attorno a un proprio asse. L'altra, più suggestiva, è che il processo generativo sia l'annichilazione di particelle di materia oscura.
Per dirimere la questione sono necessarie ulteriori osservazioni che permettano di aumentare ancora di più la statistica degli eventi osservati. Ma già si è sulla buona strada. AMS per la prima volta ha mostrato chiaramente un parametro importante: il flusso massimo di positroni si osserva intorno al valore di energia di 275 gigaelettronvolt. Inoltre, AMS ha misurato i flussi di positroni ed elettroni separatamente, confermando che l'eccesso di positroni non può essere dovuto alla “scomparsa” di elettroni ma deve essere spiegata con un processo indipendente.
Articolo originale QUI (http://www.lescienze.it/news/2014/09/19/news/ams_positroni_antimateria_materia_oscura-2297636/?ref=nl-Le-Scienze_26-09-2014).