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Antiparticelle per svelare la materia oscura

La collaborazione Alice, il rilevatore costruito per il Large Hadron Collider (Lhc) presso il Cern di Ginevra, ha presentato gli ultimi risultati sui tassi di produzione degli antideuteroni basati sui dati raccolti con la massima energia di collisione erogata finora da Lhc.

L’antideuterone è composto da un antiprotone e un antineutrone. Le nuove misurazioni sono importanti perché la presenza di antideuteroni nello spazio segna un passo avanti nella ricerca della materia oscura. Gli ultimi sudi nel campo dell’astrofisica e della cosmologia indicano che la materia oscura è la forma dominante della materia nell’universo e rappresenta circa l’85 percento di tutta la materia. La sua natura rimane un grande mistero e decifrarne i segreti aprirebbe nuove porte per la ricerca scientifica.

Nel dettaglio – la presenza  gli antideuteroni nello spazio –  potrebbe rappresentare la firma indiretta della materia oscura poiché queste particelle potrebbero essere prodotte durante l’annichilazione o il decadimento dei neutralini o degli sneutrini, ipotetiche particelle di materia oscura. Alice è solo uno dei diversi esperimenti che danno la caccia alla materia oscura: tra questi l’ormai veterano Ams, installato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale nel 2011.

Nonostante la presenza di diversi rilevatori dedurre l’esistenza di materia oscura da queste particelle è piuttosto complesso, dato che gli scienziati devono tenere conto sia dei loro tassi di produzione da parte di altre fonti (ovvero collisioni tra raggi cosmici e nuclei nel mezzo interstellare) sia dei tassi di annichilazione causati dall’incontro con la materia nel loro viaggio. In conclusione, per poter affermare che le particelle di antideuterone rilevate sono correlate alla presenza di materia oscura, i tassi di produzione e annichilazione devono essere molto chiari.

Grazie alla scontro tra i protoni prodotto nell’Lhc gli scienziati del team Alice hanno imitato la produzione di antideuteroni attraverso le collisioni di raggi cosmici: questo processo  consentirebbe la misurazione del tasso di produzione associato a questo fenomeno. Queste misurazioni forniscono una base fondamentale per modellare i processi di produzione di antideuteroni nello spazio. Gli scienziati hanno confrontato la quantità di antideuteroni rilevati con quella delle loro controparti della materia  – come i deuteroni che non vengono sottoposti ad annichilazione all’interno del rivelatore –  e sono stati in grado di determinare, per la prima volta, la probabilità di annichilazione degli antideuteroni a bassa energia.

Queste misurazioni contribuiranno ai futuri studi sugli antideuteroni nello spazio e aiuteranno i fisici a determinare se essi rappresentano dei segnali della presenza di particelle di materia oscura o se  – al contrario –  sono manifestazioni di fenomeni già noti. Gli scienziati ritengono che questo tipo di studi effettuati con Alice potrebbero essere estesi a quelli che prendono in considerazione antinuclei più pesanti.

«Lhc e l’esperimento Alice rappresentano una struttura unica per studiare i nuclei di antimateria –  afferma Luciano Musa, portavoce di Alice – questa ricerca continuerà a fornire un riferimento cruciale per l’interpretazione delle future ricerche astrofisiche sulla materia oscura».

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