AMS: un pizzico di materia oscura nei raggi cosmici

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Credit: NASA

E' uno dei casi più misteriosi ed irrisolti dell'Universo: la materia oscura, ossia la materia ritenuta responsabile di tenere insieme l'Universo. Mai osservata direttamente, gli scienziati sono comunque convinti che della sua esistenza.

Dopo due anni di ricerche, il 3 aprile sono stati pubblicati i primi risultati dell'Alpha Magnetic Spectrometer, AMS, installato a bordo della Stazione Spaziale Internazionale ISS: i raggi cosmici avrebbero lasciato una traccia, l'impronta della materia oscura. Ma è ancora presto per trarre delle conclusioni e i dati rilevati potrebbe provenire da situazioni più convenzionali. Il premio nobel Sam Ting del Massachusetts Institute of Technology è convinto che una risposta definitiva arriverà nei prossimi mesi.

"Viviamo in un mare di materia oscura", ha detto Michael Salamon, che dirige il programma AMS per il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. Svelare il mistero della materia oscura potrebbe aiutare gli scienziati a capire meglio la composizione del nostro Universo e, più in particolare, ciò che tiene insieme le galassie.

Ting ha annunciato i risultati a Ginevra all'European Organization for Nuclear Research, CERN.

AMS è il più grande e sensibile spettrometro magnetico per lo studio della fisica delle particelle che sia stato mai utilizzato nello spazio ed, installato all'esterno della ISS il 19 maggio 2011, ha misurato ad oggi oltre 30 miliardi di raggi cosmici aventi energie fino a migliaia di miliardi di elettronvolt.

Per 80 anni gli scienziati hanno teorizzato l'esistenza della materia oscura ma non l'hanno mai osservata direttamente, pur avendola cercata con ogni mezzo a disposizione. Con AMS si sono potute ottenere misurazioni senza precedenti dei raggi cosmici provenienti dalle regioni più remote dell'Universo.

Tra questi, in base alla pubblicazione su Physical Review Letters e al comunicato del CERN, nel primo periodo di 18 mesi di operazioni spaziali, dal 19 maggio 2011 al 10 dicembre 2012, AMS ha analizzato 25 miliardi di eventi di raggi cosmici primari.
Di questi, un numero senza precedenti, 6,8 milioni, sono stati identificati in modo inequivocabile come elettroni e antielettroni (positroni), particelle osservate nell'intervallo di energia tra 0,5 e 350 GeV.
Il numero di antiparticelle rilevate finora ammonta a 400.000, il numero più elevato mai misurato ed analizzato dallo spazio.

La frazione di positroni (rapporto tra il flusso di positroni e il flusso totale di positroni ed elettroni) nei raggi cosmici primari diminuisce al crescere dell'energia. La frazione poi aumenta costantemente tra 10 GeV e circa 250 GeV. Ad energie superiori a 250 GeV, lo spettro sembra appiattirsi ma studiare il comportamento sopra i 250 GeV richiede più dati statistici.
Lo spettro della frazione di positroni non presenta nessuna struttura né in funzione dell’energia, né del tempo, né mostra anisotropia angolare, indicazione del fatto che i positroni di alta energia non provengono da una direzione preferenziale dello spazio.

L'alto livello di accuratezza dei dati ottenuti promette bene e lascia sperare che AMS risolverà presto il mistero.

Secondo il presidente INFN Fernando Ferroni “I dati di AMS sono una interessantissima conferma – con precisione maggiore– dei dati rilevati dagli esperimenti spaziali Pamela e Fermi in questi ultimi anni. Una conferma che non risolve certo il rebus dell’antimateria in eccesso. Ma che indica come i dati dei due esperimenti (anche questi a fortissima presenza italiana) avessero visto giusto nel rivelare questa anomalia. Che sia o meno materia oscura non può che dirlo un ulteriore sforzo per produrre nuovi dati e analizzarli.  Un lavoro che, come giustamente sottolinea il team AMS, richiede ancora del tempo e della prudenza”.