I segreti della materia oscura e dell’antimateria
di Pietro Greco - 27/04/2011
Italiano è Paolo Nespoli, uno degli astronauti che riceverà l’equipaggio dello shuttle. Italiano è Roberto Vittori, uno degli astronauti che viaggerà con Endeavour. Ma per la gran parte italiano è, soprattutto, il rivelatore Ams (Alpha Magnetic Spectrometer), lo strumento che – come dicono all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – porta la Big Science nella «casa spaziale comune».
Ams è uno spettrometro molto particolare. Progettato per rilevare la presenza di una serie di particelle elementari che è pressoché impossibile incontrare sulla Terra o anche produrre nei grandi acceleratori. Gli obiettivi di Ams in realtà sono tre: rilevare antimateria, materia oscura e materia strana. Il primo tipo di materia di cui andrà a caccia Ams, l’antimateria, è conosciuta da poco (non più di ottant’anni) ma molto bene sulla Terra. È costituita di particelle (antielettroni, antiprotoni, antineutroni) del tutto simili a quelle della materia ordinaria – fatta di elettroni, protoni e neutroni – con una sola differenza: hanno carica elettrica opposta.
L’antimateria si produce ogni qual volta, dal vuoto quantistico, si produce materia. Inoltre ogni colta che una particella di materia ne incontra una di antimateria si annichilano. Queste affermazioni generano una domanda cui i fisici cercano di rispondere: perché allora nell’universo c’è materia – perché nella battaglia cosmica ha vinto per ragioni ancora non chiare o perché la fuori ci sono stelle e galassie di antimateria? A questa domanda fondamentale Ams cercherà di trovare una risposta. Il secondo tipo di materia che Ams cercherà è chiamata «materia oscura». Oscura nel doppio senso: perché non la vediamo e perché non ne conosciamo la natura. Sappiamo – se le nostre teorie cosmologiche sono giuste – che là fuori
ce ne deve essere tanta: solo il 4% del cosmo, infatti, è costituito da materia ordinaria, oltre un quarto è costituito da questa «materia oscura» e la restante parte è costituito da «energia oscura». Ams ha il compito di dare un grosso contributo ad attenuare la nostra ignoranza sugli elementi costitutivi dell’universo. Il terzo tipo di materia di cui Ams sarà a caccia è detta «materia strana» ed è costituita da particolari tipi di quark.
Perché l’esperimento Ams, diretto dal premio Nobel Samuel Ting, parla bene l’italiano? Per molti motivi. Perché il vice responsabile è l’italiano Roberto Battiston, perché hanno dato un contributo determinante a realizzarlo i fisici e i tecnici dell’Infn e dell’Asi, perché molta tecnologia è stata prodotta in Italia, anche da piccole e media aziende. A dimostrazione che in questo nostro strano paese, malgrado tutto, sappiamo ancora eccellere in molti settori scientifici di punta. Una capacità che costituisce un patrimonio da non disperdere.
CHE COS’È E CHE COSA INDAGHERÀ
Ams (Alpha Magnetic Spectrometer) è un rivelatore di particelle progettato per essere collocato sulla ISS, l’avamposto dell’uomo nello spazio, che orbita a 400 km di altezza. Il suo compito è quello di intercettare e identificare con i suoi rivelatori tipi di particelle elementari che non si possono riprodurre sulla Terra con gli acceleratori. Particelle che potrebbero rivelare l’esistenza di antistelle e antigalassie o darci qualche indizio in più sulla natura della materia oscura, che dovrebbe costituire circa un quarto di tutto l’Universo. Ams registrerà il passaggio di decine di miliardi di raggi cosmici provenienti dalle profondità dello spazio, misurandoli prima che si scompongano o si annichiliscano nell’interazione con l’atmosfera del nostro pianeta. Setacciando e analizzando questa enorme quantità di dati con tecnologie avanzatissime, i ricercatori sperano di trovare tracce preziose di questa materia sconosciuta, di poterla misurare e comprendere, in uno straordinario sforzo scientifico e di conoscenza.