Materia oscura

I trent’anni del Laboratorio del Gran Sasso

Il Presidente della Repubblica Sergio Mattarella in visita ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso con Fernando Ferroni, Presidente INFN - Credit: Photo Archivio INFN.

“È da tempo che desideravo visitare i laboratori del Gran Sasso perché questo è un punto di eccellenza tra i più alti del nostro Paese e costituisce un motivo di prestigio e di orgoglio per l'Italia”.

E’ con queste parole che il Presidente Sergio Mattarella ha salutato il 15 gennaio scorso la comunità dell’INFN riunita per le celebrazioni del trentennale delle attività scientifiche dei LNGS.

Dove sta andando il neutrino?

Bruno Pontecorvo: tra le sue pionieristiche idee gli studi sul decadimento del muone e la sua teoria delle oscillazioni del neutrino. Foto centropontecorvo.df.unipi.it

 

Il neutrino è una particella elementare che per certi versi parla italiano perché il suo nome, coniato nella nostra lingua da Enrico Fermi, è identico in tutta la comunità scientifica mondiale. Inoltre il contributo della scuola italiana di fisica in questo campo è stato, e continua a essere, molto rilevante.

Filamenti cosmici e materia mancante

Istantanea di una tipica simulazione computerizzata dell’evoluzione dell’Universo in cui appare la misteriosa struttura spugnosa del Cosmo. Di questa immensa ragnatela tridimensionale è artefice la materia oscura (in viola nell’immagine) che, con la sua azione gravitazionale, plasma i lunghi filamenti, li collega tra loro con nodi e obbliga la materia ordinaria a concentrarsi nelle regioni con densità più elevata. Le galassie (in bianco) si trovano dunque nei punti più densi della struttura e sono maggiormente concentrate nei nodi, dove si raggruppano in ammassi e superammassi. Interessante osservare come gran parte del “volume” dell’Universo sia occupato dalle immense regioni desolatamente vuote che si estendono tra i filamenti. - Visualizzazione: Frank Summers, Space Telescope Science Institute.

Tra i molti problemi che astronomi e cosmologi si trovano a dover districare vi è anche quello della materia mancante. Le attuali teorie e i dati provenienti dallo studio della radiazione cosmica di fondo, il cosiddetto eco fossile del Big Bang, hanno suggerito quale potrebbe essere la composizione del Cosmo.

Quel buio oltre la siepe

Davvero curioso che, proprio nell’epoca in cui ci sembra di aver raggiunto le vette più alte della conoscenza di quanto ci circonda, scopriamo che da questa conoscenza è esclusa la stragrande maggioranza dell’Universo stesso. Ciò che riusciamo a vedere con i nostri occhi e con i potenti e sofisticati telescopi di cui dispongono gli astronomi, infatti, è solamente il 5% dell’intero Universo. E il resto?

Com'è regolare la materia oscura!

L’analisi dei dati raccolti da un’innovativa indagine su 15 milioni di galassie ha portato un team di ricercatori a concludere che la materia oscura è più diluita nello spazio di quanto si pensasse finora. Lo studio, di prossima pubblicazione su MNRAS, contraddice dunque il modello di distribuzione di questa elusiva componente dell’Universo tracciato dalla missione Planck. Ma andiamo con ordine.

Materia oscura sempre più sfuggente

Sono stati diffusi i risultati dell’esperimento LUX e chi confidava di riuscire finalmente a stanare la materia oscura dovrà attendere ancora un po’. Dai rilevatori che, in una miniera abbandonata in Sud Dakota, tengono accuratamente sotto controllo 370 chili di xeno liquido non è infatti arrivata nessuna segnalazione. Ma la caccia continua…

L’Universo simulato di Illustris

Gli strumenti osservativi di cui dispongono gli astronomi hanno loro permesso di farsi un’idea meno vaga dell’Universo che ci circonda. E’ pur vero che, stando agli ultimi risultati che ci ha consegnato il satellite europeo Planck, abbiamo imparato che nel nostro Universo la materia ordinaria – quella di cui siamo composti noi, la Terra e le stelle – non ammonta neppure al 5% del suo conten

La strana stella nel Cigno

Distante poco meno di 1500 anni luce in direzione della costellazione del Cigno, KIC 8462852 è una delle oltre 100 mila stelle che l’osservatorio spaziale Kepler tiene costantemente sotto controllo. Costruito dalla NASA e lanciato nel marzo 2009, Kepler misura a intervalli di circa mezz’ora la luminosità delle stelle affidate alla sua cura (sparse in una zona di 115 gradi quadrati tra le costellazioni del Cigno e della Lira) cercando possibili cali di luce dovuti al passaggio di un pianeta davanti al disco stellare.

Un camaleonte da Nobel

A distanza di dodici anni dall’attribuzione del Premio Nobel a Masatoshi Koshiba, il neutrino torna da protagonista a Stoccolma insieme a Takaaki Kajita e Arthur B. McDonald, cui è stato assegnato il Premio Nobel per la Fisica 2015.
I due scienziati hanno apportato contributi chiave allo studio delle oscillazioni dei neutrini, una metamorfosi che dimostra che queste particelle hanno una massa, ancorché piccolissima.

L’espansione dell’universo “oscilla”

In principio fu il Big Bang. Poi, come sappiamo, la trama dello spazio-tempo cominciò a espandersi. Oggi sappiamo che questa espansione non ha sempre avuto lo stesso ritmo: a un certo punto della sua storia, infatti, l’universo è passato da una fase di espansione rallentata a una fase, che dura ancora oggi, di espansione accelerata. Ma la storia potrebbe essere ancora più complessa.

Il neutrino ciarliero

Per essere un fantasma, è piuttosto ciarliero. Se lo riesci ad afferrare, non smette di parlare e spettegola sull’universo intero. È il neutrino, la particella elementare cui Lucia Votano ha dedicato un libro, intitolato appunto Il fantasma dell’universo, appena pubblicato dalla Carocci nella collana ideata in collaborazione con la Città della Scienza di Napoli.

LHC, ancora conferme per il modello standard

A pochi giorni dalla sua riapertura, LHC torna a far parlare di sé. E lo fa con una scoperta più importante di quello che potrebbe sembrare di primo acchito.
L’analisi congiunta di CMS e LHCb, due dei quattro rivelatori del grande acceleratore di particelle europeo, ha evidenziato un fenomeno molto raro: il decadimento di un mesone Bs in una coppia muone-antimuone.

Individuata la materia oscura? Prudenza, ragazzi

Le anomalie registrate dall’Alpha magnetic spectrometer  (AMS), il “cacciatore di antimateria” che dal 2011 si trova a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, sono un fatto scientifico importante. Il numero di antiprotoni ad alta energia rilevato nei mesi scorsi risulta eccessivo rispetto alle possibili fonti note di antimateria: e bene hanno fatto i dirigenti del CERN di Ginevra lo scorso 15 aprile a darne notizia con un certo rilievo.

La top ten della fisica nel 2014 secondo Physics World

Si chiama Physic World 2014 Breakthrough of the Year il riconoscimento che Physics World, rivista mensile dell’Institute of Physics, ha assegnato questo 12 dicembre a quella che ritiene la maggiore notizia nel campo della fisica nel corso del 2014. I criteri di attribuzione erano: la rilevanza della ricerca, il progresso nella conoscenza scientifica reso possibile, il rapporto tra aspetti teorici e sperimentali, e in generale l’interesse della notizia nel panorama della fisica contemporanea.

Planck: una nuova finestra sull’universo primordiale

È stata scelta una città italiana, Ferrara, per presentare in anteprima mondiale gli ultimi risultati della missione europea Planck. Dal 2009 al 2013, il satellite dell'ESA ha osservato il cielo a 9 frequenze tra i 30 e gli 857 MHz, analizzando con straordinaria precisione la radiazione cosmica di fondo (CMB), quel “bagno elettromagnetico” nella banda delle microonde che permea l’intero cosmo e risale ad appena 380.000 anni dopo il Big Bang.

Eppur si muove!

È da molto tempo che la tecnica della fotografia in time-lapse viene sfruttata per permetterci di gustare fenomeni che avvengono su una scala temporale troppo lunga per essere facilmente percepiti in tempo reale. L’effetto di accelerazione che le è caratteristico fa sì che nell’arco di un tempo ridotto (generalmente da pochi secondi ad alcuni minuti) si possa essere testimoni di movimenti e cambiamenti che altrimenti non riusciremmo ad apprezzare nella loro bellezza e complessità.

“Osservata” in laboratorio la radiazione di Hawking

Correva l’anno 1974 quando Stephen Hawking diede il suo contributo più significativo alla fisica teorica e all’astrofisica, dimostrando che i buchi neri non sono poi così “neri”. Maneggiando mirabilmente relatività generale e teoria quantistica dei campi, il fisico britannico appurò che i buchi neri possiedono entropia, e pertanto emettono radiazione secondo i principi della termodinamica. L’emissione di luce e particelle da parte dei buchi neri prende il nome di “radiazione di Hawking”.

Un patto col diavolo per la materia oscura

Il vocabolario Treccani, alla voce curiosità, recita: “desiderio di vedere, di sapere, a fine di pettegolezzo o anche per amore del conoscere, come stimolo intellettuale”. Wikipedia ignora l’aspetto frivolo del pettegolezzo, e definisce la curiosità come una qualità collegata a una attività cognitiva – esplorare, studiare, imparare – un comportamento che è alla base del desidero e dell’emozione della conoscenza.

Sempre più vicini al bosone di Higgs

Sono passati quasi cinquant'anni da quando i fisici hanno iniziato a dare la caccia al bosone di Higgs, prima usando equazioni matematiche volte a capire la consistenza logica della teoria, poi armati di avanzatissimi acceleratori di particelle e sofisticati strumenti di rivelazione. Ora pare che sia la volta buona. Il 13 dicembre nel laboratorio del CERN di Ginevra sono state presentate le analisi sulla ricerca del bosone di Higgs, basate sui dati prodotti dall'LHC nel 2011. I risultati non permettono ancora un'interpretazione definitiva.

Quando abbiamo chiuso il LEP

La caccia al Bosone di Higgs – alla cui conclusione si sono avvicinati ora i ricercatori del CERN di Ginevra con una serie di misure interessantissime – ha intrecciato la vita della comunità scientifica in modo molto peculiare a cavallo tra la fine del secolo scorso e il 2000. Quando cioè al CERN di Ginevra (di cui ero direttore generale, all’epoca) la prevista chiusura di LEP, la grande macchina acceleratrice, coincise con un segnale che alcuni interpretavano come una possibile rivelazione del bosone di Higgs.

La misura di OPERA è solida, ma continuiamo i controlli

Dopo aver accumulato per tre anni dati del fascio di neutrini che dal CERN vanno al rivelatore OPERA nei Laboratori del Gran Sasso, e diversi mesi di analisi e controlli, un risultato davvero inaspettato è emerso la scorsa settimana: il tempo di volo dei neutrini rilevato da OPERA sembra essere più breve di 20 parti per milione rispetto a quella della luce.

La pazienza nutre la verità

L’esperimento Opera di cui tanto si parla in questi giorni nei media italiani, è senza dubbio il risultato di uno sforzo eccezionale di ricerca di base di un gruppo numeroso anche di nostri fisici al CERN di Ginevra; meriterebbe perciò un risultato memorabile come quello di cui si parla. Ma proprio per questo motivo la prudenza è d’obbligo.