di  -  lunedì 6 aprile 2009

Pochi giorni fa, ovvero il 2 Aprile 2009, è finalmente apparso su Nature l’articolo ufficiale della collaborazione PAMELA , dove vengono presentati gli ultimi e molto discussi risultati della missione, ovvero l’osservazione di un eccesso di positroni in uno specifico range di energia (1.5-100 GeV).

Che cosa vuol dire tutto questo?
Cominciamo dall’inizio, che cos’è PAMELA (Payload for Antimatter/Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics). PAMELA è un satellite, in orbita dal 2006, di progettazione principalmente italiana (con la collaborazione di gruppi russi, svedesi e tedeschi) che si prefigge di misurare il rapporto di materia e antimateria nei raggi cosmici.

Che cosa sono questi ultimi lo avevo già accennato in un post precedente, per cui dirò solo che sono una “pioggia” di particelle che arrivano sulla terra da sorgenti galattiche ed extragalattiche. Per poter capire i meccanismi di produzione e propagazione di questi raggi cosmici, è di estrema importanza conoscerne la composizione.

In particolare, sappiamo che la componente principale dei raggi cosmici sono protoni (le particelle a carica positiva presenti nei nuclei di materia) e, anche se in quantità inferiore, elettroni (particelle a carica negativa che orbitano intorno al nucleo, formando gli atomi di materia). Durante il loro viaggio lungo l’Universo, però, protoni ed elettroni interagiscono con i nuclei di materia che incontrano nel loro cammino, producendo delle particelle che sono definite come le loro “antiparticelle”, chiamate antiprotone nel caso del protone e positrone nel caso dell’elettrone.

È relativamente facile predire quante di queste antiparticelle vengono create e possono di conseguenza raggiungere la Terra, sapendo il numero di protoni ed elettroni e conoscendo la distribuzione della massa nella Galassia e nell’Universo.

Come spiegato nell’articolo di Nature citato, la missione PAMELA ha appena misurato un’abbondanza inaspettata di positroni nella composizione dei raggi cosmici. Una possibile spiegazione di questa abbondanza è proprio da ricercarsi nella presenza di materia oscura nel Centro Galattico. Come avevo accennato in un precedente post , la classificazione di particelle che la fisica attualmente ci offre non è sufficiente per spiegare molti fenomeni che sappiamo avvengono in natura.

Inoltre, osservazioni come quella nella figura di questo post, mostrano che la composizione delle galassie non è fatta unicamente di materia visibile. Nell’immagine, che è una sovrapposizione di un’immagine ottica e un’immagine a raggi X, si vede lo scontro di due galassie, e si nota come la materia evidenziata in rosso si comporti in modo differente rispetto a quella evidenziata in blu (ovvero hanno due velocità di espansione differenti), e questa risulta essere una delle più lampanti prove dirette dell’esistenza di una quantità di materia non ancora rivelata.

Ebbene, molti nella comunità scientifica sperano che questa abbondanza di positroni nella composizione dei raggi cosmici sia proprio la prima rivelazione della materia oscura. Infatti in molti modelli sulla natura della materia oscura, si vede come l’interazione tra due particelle di materia oscura possa produrre dei positroni.

Questa possibilità fa ovviamente gola a molti (tanto è vero che due articoli sono stati pubblicati prima che la collaborazione di PAMELA rilasciasse pubblicamente i dati, basandosi su alcune foto fatte e una presentazione durante una conferenza…) e sarebbe senz’altro una scoperta epocale, ma non è l’unica possibilità, infatti questi positroni potrebbero anche essere prodotti da una stella pulsar o da un microquasar nelle vicinanze della nostra Galassia, oggetti interessantissimi, ma certamente meno misteriosi della materia oscura.

Attualmente la quantità di dati raccolti da PAMELA non è sufficiente per poter distinguere l’origine astrofisica da quella più esotica di questi positroni, ma l’evidenza della loro esistenza è già di per se una grandissima scoperta che promette di aprire molte porte nella nostra comprensione dell’Universo. Il satellite rimarrà in orbita ancora a lungo, e nuovi dati verranno rilasciati, misurando anche altre componenti della radiazione cosmica. Questo, accompagnato con il nuovo satellite FERMI che presto entrerà a sua volta in orbita per misurare i raggi gamma (fotoni ad altissima energia) ci aiuteranno senz’altro a dare una spiegazione più completa di questo fenomeno.

Stay tuned, quindi, perché entro un periodo relativamente breve potremo avere delle risposte sconcertanti sulla natura dell’Universo!

12 Commenti »

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  • # 1
    Luca
     scrive: 

    Quale che sia la risposta, casomai venissero scoperte particelle in grado di dotare un individuo di poteri metaumani, mi offro volontario.

  • # 2
    il Sasdo
     scrive: 

    Sono articoli sempre molto molto interessanti che lanciano spunti per ulteriori approfondimenti!

    Complimenti!

  • # 3
    mastro Andrea
     scrive: 

    Sempre molto interessanti questi articoli… Io sono iscritto in ingegneria informatica, ma l’astronomia mi ha affascinato da sempre… Complimenti!

  • # 4
    gino
     scrive: 

    **** COMMENTO OT MODERATO ****

  • # 5
    homero
     scrive: 

    ottimo articolo anche se credo siamo ancora all’inizio di questa ricerca, dopo i sensazionalismi del ‘900 oggi si comincia a fare un ricerca piu’ mirata e meno semplicistica, sicuramente ci vorranno anni e sopratutto non basteranno gli astronomi che senza un adeguato supporto strumentale è estremamente difficile evolvere la loro ricerca.

  • # 6
    diciamocelo
     scrive: 

    Sono totalmente ignorante in materia e quindi, quando leggo “con non poca difficoltà” questi articoli, l’unica cosa che mi viene in mente è: >. Detto in altri termini: se anche si riuscisse a capire qualcosa in più sulla composizione o origine di particelle primordiali dell’Universo, a noi, che ce ne verrebbe? Vivremmo meglio? Saremmo più felici? Avremmo risolto i problemi del mondo? La fame, la sete, le guerre, ecc.? Potremmo forse prevedere disastri ambientali e evitare tragedie?
    Perché le cose, dette così, a coloro che non sono del ramo non sembrano avere molta importanza, se non come pura curiosità scientifica.

  • # 7
    diciamocelo
     scrive: 

    Non so perché, ma nel post di prima, una parte della mia frase iniziale mi è stata misteriosamente tagliata (sarà l’antimateria?).
    La rimetto qua, nella speranza che le antiparticelle ora stiano buone (sono le prime righe):
    ———————————-
    Sono totalmente ignorante in materia e quindi, quando leggo “con non poca difficoltà” questi articoli, l’unica cosa che mi viene in mente è: ‘E che ce ne facciamo di tutto ciò?’
    […]
    ———————————-

  • # 8
    Sandra
     scrive: 

    A “diciamocelo”. Anch’io sono totalmente ignorante in materia “oscura”, come lo sono anche in campo musicale ad esempio. E quindi potrei risponderti cosa ce ne facciamo delle opere di Mozart? Forse potrebbero rendere più felice qualcuno, anche se pochi eletti, ma sarebbe pur sempre un bel risultato no? Ma a parte il valore della conoscenza fine a se stessa, che ci distingue dagli animali, giacchè fatti non fummo a viver come bruti, non sarai, penso, così ignorante da non aver letto quante e quali importantissime ricadute sulla nostra vita quotidiana hanno avuto questo tipo di ricerche apparentemente estranee alla applicazione pratica immediata. Da dove son venute fuori scoperte come il forno a microonde, la risonanza magnetico nucleare, per citare 2 cose , ma ce ne sono molte altre, se non da ricerche “pure” quali quella spiegata nel post?

  • # 9
    Eleonora Presani (Autore del post)
     scrive: 

    È interessante vedere come mi capiti molto più spesso di dover spiegare l’impatto della scienza sulla tecnologia e sulla vita di tutti giorni agli italiani, rispetto a quanto mi capiti all’estero. Le ragioni per questo sono due: da un lato la responsabilità degli scienziati italiani, che fanno sempre fatica a divulgare il proprio lavoro e tendono a chiudersi in una torre di cristallo, raccontando sempre le stesse cose trite e ritrite. Dall’altro è colpa della società, che non abitua e educa la popolazione alla lungimiranza e agli investimenti. In questi giorni Obama ha finanziato con somme elevatissime quasi tutti i campi della ricerca, anche molto teorica, negli Stati Uniti. La fisica in america sembra essere uno dei pochi campi in cui non si soffre la crisi economica, perché è opinione del nuovo presidente che la ricerca sia un investimento a lungo termine, ma che porta sempre a un guadagno, sia culturale che tecnologico.
    A parte questo, l’astrofisica ha portato ad un’evoluzione dell’ingegneria spaziale incredibile, per non parlare dei sistemi di raffreddamento, celle solari e sistemi di comunicazione e gps. Un altro esempio è il calcolo distribuito, di cui ho parlato nel post precedente. Anche a lungo termine, la conoscenza della natura ha portato ad applicazioni inimmaginabili, come laser, led, e continua ad andare avanti….

  • # 10
    diciamocelo
     scrive: 

    Credo che mi abbiate frainteso. Io non sto dicendo che la ricerca in questi campi non serve ad una cippa. Esistono tanti teoremi di matematica che quando sono stati creati non avevano nessun utilizzo concreto, ma nel tempo poi qualcuno ha trovato il modo di utilizzarli in invenzioni che ci hanno migliorato la qualità della vita.

    Semplicemente, essendo ignorante in materia, mi piacerebbe sapere, da chi è informato, se da queste ricerche “specifiche” sull’antimateria già si possano intravedere delle possibili applicazioni pratiche, o “al momento” è soltanto pura ricerca teorica e basta.

    Non sono d’accordo poi con l’utente Sandra quando fa l’esempio di Mozart, essendo che anche un ignorante totale in musica può percepire la bellezza dei più celebri componimenti di questo grandissimo autore, artista e genio musicale. E poi Mozart ce lo ritroviamo dappertutto. Ti faccio un esempio: prendi il mitico film “Una poltrona per due”, con Eddie Murphy e Dan Aykroyd. Ebbene, nelle prime scene del film puoi ascoltare l’Overture de Le Nozze di Figaro di… indovina un po? Mozart…

    P.S.: se io fossi quello che stabilisce le priorità dei finanziamenti, metterei senz’altro in notevole considerazione la ricerca, ma fra tutte le ricerche, darei maggiore priorità e fondi a quelle che hanno un risvolto pratico più evidente nell’immediato futuro. Ad esempio, ad una ricerca mirata a sfruttare fonti di energia pulite e rinnovabili, oppure una ricerca che mira alla cura di alcuni tipi di malattie per ora incurabili, una ricerca che avverta in tempo quando si stanno per abbattere disastri naturali, ecc., gli darei senz’altro maggiore priorità rispetto ad una di cui non si sa ancora che vantaggi potrebbe apportare nella vita quotidiana. Tutto qua. ;)

  • # 11
    battagliacom
     scrive: 

    daccordissimo con diciamocelo, sulla terra adesso ci sono altre priorità e bisognerebbe dedicsre fonti ad altre ricerche, anche se non troppo avveniristiche.
    Essendo in crisi economica le ricerche su cui puntare dovrebbero essere quelle che hanno trovato un riscontro positivo nella teoria,magari lasciando per dopo.

  • # 12
    Bellaz89
     scrive: 

    X diciamocelo, e battagliacom.

    Guardate, è sempre il solito discorso, per fare ricerca tecnologica bisogna fare ricerca applicata, e per fare ricerca applicata bisogna fare ricerca di base. Inoltre spostare i fondi dalla ric. di base a quella tecnologica non è detto dia i frutti sperati (spesso a cercare in tutti i modi di intraprendere una via si ignorano altre possibilità invece utili). I più grossi avanzamenti si sono fatti non conoscendo quali sarebbero state le applicazioni delle ricerche fatte alll’ epoca (elettromagnetismo e relatività per citare due pezzi da 90).

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