Evidenze di SUSY nella mappa di Planck?

Secondo alcuni scienziati, la radiazione cosmica potrebbe celare dei segnali correlati alla supersimmetria, aprendo così una ulteriore finestra per lo studio della materia scura. Secondo il modello dell’inflazione cosmica, l’Universo primordiale subì un periodo di rapida espansione esponenziale durante il quale in una piccolissima frazione di secondo un campo di forze, detto inflatone, diede forma e volume all’Universo. Questo meccanismo produsse delle fluttuazioni quantistiche che sono state impresse come minuscole variazioni di temperatura che si osservano nella mappa della radiazione cosmica di fondo (post). Gli scienziati che lavorano alle teorie che sono delle estensioni del modello standard delle particelle elementari ritengono che l’inflazione sia stata accompagnata da altri campi di forza. La supersimmetria è una di queste teorie che postula l’esistenza di superparticelle o s-particelle, che non sono state ancora osservate, associate ad ogni particella nota. Ogni s-particella ha un corrispondente campo di forza che sarebbe stato presente durante le fasi iniziali dell’evoluzione cosmica e perciò dovrebbe aver lasciato le sue tracce impresse nella mappa della radiazione cosmica. Secondo Lingfei Wang e Anupam Mazumdar della Lancaster University, che stanno lavorando a questa ipotesi, emergono altri problemi poiché non è ancora chiaro che cosa facessero questi campi di forza durante le fasi iniziali della storia dell’Universo. Una possibile spiegazione è che questi campi di forza aggiuntivi possano aver avuto il ruolo di ‘spettatori’, incapaci comunque di modificare il processo dinamico dell’inflazione cosmica ma rimanendo sempre nei dintorni, per così dire, in modo da lasciare una traccia della loro presenza. Le fluttuazioni dovute a queste ‘componenti-spettatori’ sarebbero state molto più grandi rispetto a quelle lasciate dall’inflazione. Può darsi che siano proprio questi campi aggiuntivi, e non l’inflazione, i responsabili delle strutture a forma di ‘macchie’ nella mappa della radiazione cosmica. Dunque, la verifica sperimentale è quella di capire come esse sono distribuite nella mappa: in altre parole, se esse sono state causate da fluttuazioni di campi multipli allora la loro distribuzione non dovrebbe apparire esattamente di tipo gaussiano. Lo scienziato è comunque convinto che la presenza di campi multipli crei lo stesso effetto che produce un singolo campo di forze. Al momento è difficile capire se la distribuzione delle fluttuazioni abbia o meno una distribuzione gaussiana e perciò rimane ancora possibile, almeno in via teorica, che delle tracce dovute all’esistenza di s-particelle siano presenti nella mappa della radiazione cosmica. Bisogna dire, però, che al momento i dati di Planck sembrano escludere un eventuale collegamento che porti alla supersimmetria, anche se non viene del tutto escluso. Occorreranno altri esperimenti, come lo Square Kilometer Array (SKA) che dovrebbe essere operativo non prima del 2020, e se esisterà davvero la possibilità di verificare l’esistenza di una correlazione tra l’inflazione cosmica e la supersimmetria allora avremmo fatto davvero un passo da gigante.

arXiv: Cosmological perturbations from a 'Spectator' field during inflation