Gli scienziati stanno intensificando la ricerca della materia oscura, la sostanza invisibile che costituisce l’85% della massa dell’universo, analizzando le emissioni di energia provenienti da massicci ammassi di galassie. L’obiettivo è rilevare deboli tracce di particelle di materia oscura in decadimento, rivelando potenzialmente la loro vera natura. Questa ricerca non riguarda solo l’identificazione di un pezzo mancante del cosmo; si tratta di testare le teorie fondamentali della fisica delle particelle e di capire come si sono formate le strutture su larga scala dell’universo.
La sfida della materia invisibile
La materia oscura rimane uno dei più grandi misteri della cosmologia moderna. A differenza della materia ordinaria, non interagisce con la luce, rendendolo invisibile ai telescopi. Ciò ha portato i fisici a proporre una gamma di particelle esotiche che vanno oltre il modello standard: particelle che possono decadere nel corso di miliardi di anni, rilasciando energia nel processo. Se queste particelle decadono, le emissioni risultanti potrebbero essere rilevabili come raggi X, raggi gamma o persino flussi di sfuggenti neutrini.
Nuovi strumenti per un’antica caccia
I tentativi passati di trovare queste tracce di decadimento si sono basati su rilevatori più vecchi con precisione limitata. Tuttavia, la missione XRISM (X-ray Imaging and Spectroscopy Mission) della NASA offre un nuovo vantaggio: la spettroscopia ad alta risoluzione energetica. Ciò consente agli scienziati di distinguere tra emissioni atomiche conosciute e linee potenzialmente deboli e non identificate che potrebbero indicare il decadimento della materia oscura. Combinando tre mesi di dati XRISM, i ricercatori stanno ora perfezionando la ricerca di questi segnali rivelatori all’interno degli ammassi di galassie, che sono ricchi di materia oscura e ben compresi in termini di distribuzione di massa.
Neutrini sterili come primi sospettati
Uno dei principali candidati per la materia oscura è il “neutrino sterile”, un’ipotetica particella che interagisce con la materia solo attraverso la gravità. A differenza dei tre tipi di neutrini conosciuti, i neutrini sterili potrebbero decadere in fotoni, producendo una firma rilevabile nei raggi X. Lo studio attuale fornisce i vincoli più forti finora sul decadimento sterile dei neutrini nell’intervallo 5-30 kiloelettronvolt. Sebbene siano ancora indietro rispetto alle WIMP (particelle massicce a interazione debole) in termini di popolarità, i neutrini sterili e altri candidati alternativi alla materia oscura stanno guadagnando attenzione mentre gli esperimenti continuano a non trovare prove dell’esistenza delle WIMP.
Il futuro del rilevamento della materia oscura
La caccia al decadimento della materia oscura è lungi dall’essere finita. Gli scienziati intendono continuare ad analizzare i dati XRISM nei prossimi 5-10 anni, sperando di confermare l’esistenza di particelle in decadimento o di affinare ulteriormente i limiti delle loro proprietà. La posta in gioco è alta; se rilevato, questo non solo rivelerebbe la natura della materia oscura, ma aprirebbe anche nuove strade per comprendere le componenti nascoste dell’universo e la sua evoluzione.
La ricerca sul decadimento della materia oscura è una testimonianza del metodo scientifico, dove anche l’assenza di prove può essere preziosa per affinare le teorie e restringere le possibilità.
