Quelle particelle invisibili che sfrecciano intorno a noi
Sono invisibili, ma ne siamo praticamente circondati. “Trafiggono” il nostro corpo senza che ce ne accorgiamo, continuando nel loro viaggio nell’universo. Sono le particelle che costituiscono la materia oscura. Come interagiscono queste particelle con il nostro corpo? Una domanda a cui ha provato a rispondere una ricerca in corso di pubblicazione realizzata da un’équipe del Centro di fisica teoretica dell’Università del Michigan e dall’Oskar Klein Centre per lo studio della fisica delle particelle cosmiche all’Università di Stoccolma. E i risultati sono incredibili.
WIMP, queste sconosciute
L’assunto di base è che la misteriosa materia oscura, che costituisce un buon 30% della materia barionica dell’universo, pur essendo del tutto invisibile perché non emette radiazione luminosa, sia costituita dalle WIMP, acronimo di “Weakly Interacting Massive Particles”, particelle massicce debolmente interagenti. Le WIMP sono particelle elettricamente neutre che interagiscono solo molto debolmente con la materia ordinaria. Le loro masse, d’altro canto, sarebbero abbastanza significative, rientrando in un ampio range variabile tra 1 GeV (gigaelettronvolt) e 10 TeV (teralettronvolt), in pratica la massa delle particelle più difficili da individuare, se si pensa che il bosone di Higgs, per la cui scoperta l’acceleratore del Cern di Ginevra impiega energie incredibili, dovrebbe avere una massa intorno ai 150 GeV. L’unico modo per individuare le WIMP è sperare che, nel passare attraverso appositi rilevatori attivati nei laboratori di fisica, lascino una traccia grazie all’interazione con altre particelle.
Anche i neutrini sono particelle debolmente interagenti, ma non sono WIMP perché la loro massa è bassissima, quasi nulla. Rilevare un neutrino è difficilissimo. Siamo attraversati ogni giorno da un numero sterminato di neutrini, ma probabilmente nessuno di questi interagisce con il nostro corpo. Con le WIMP è un’altra storia, perché sono più massicce. Misuriamo la massa in elettronvolt perché essa è connessa con la loro energia: tanta più energia possiedono queste particelle – energia cinetica, data dalla loro velocità, ma anche energia a riposo – tanto più sono massicce, in base alla nota equazione di Einstein per cui l’energia è uguale alla massa per il quadrato della velocità della luce (E=MC2). Secondo un calcolo fatto dal fisico Lawrence Krauss, la versione WIMP del neutrino potrebbe attraversare un miliardo di chilometri di roccia prima di essere assorbita, prima cioè di interagire con la materia di cui la roccia è composta. Un valore che è 10.000 volte il diametro della Terra!
La materia oscura che c'è in noi
Tuttavia, se ci sono abbastanza WIMP in giro, la legge dei grandi numeri gioca a nostro favore. Con un rivelatore grande appena 10 cm piuttosto che un miliardo di chilometri la cosa non è facile, abbiamo appena una possibilità su centomila miliardi di rilevare una collisione tra una particella WIMP e una particella di materia conosciuta. Però di WIMP sembrano essercene davvero parecchie, almeno secondo la teoria. A seconda della loro massa, il loro numero varia. Tuttavia, la nuova ricerca in corso di pubblicazione cerca di calcolare quante di queste, anziché interagire con un rilevatore, collidono con un elemento del nostro corpo. Come se noi stessi, esseri umani, fossimo dei rilevatori di materia oscura.
Ebbene, assumendo un essere umano della massa di 70 kg e la massa delle WIMP intorno ai 60 GeV, ogni secondo miliardi di particelle passerebbero nel nostro corpo, e di queste circa 10 entrerebbero in collisione con i nuclei atomici del nostro corpo nel giro di un anno. Questo però nell’ipotesi più cauta. Assumendo invece il valore più alto, i numeri cambiano. Avremmo cioè un milione di collisioni tra WIMP e i nuclei atomici all’interno del nostro corpo nell’arco di un anno, cioè più o meno una collisione al minuto. In tal caso persino ora, mentre leggete queste righe, da qualche parte nell’oscurità del vostro corpo una particella di materia oscura si è scontrata con una particella di un nucleo atomico che è parte di qualche più grande e complesso organo del corpo umano.
È il caso di preoccuparsi? Considerando che questa doccia di materia oscura andrebbe avanti da molti miliardi di anni, probabilmente no. Se ci facesse troppo male, non saremmo qui a parlarne. Ma resta il mistero di un universo di particelle che non possiamo vedere né sentire, ma che non si nascondono lontano, negli abissi del cosmo; sono piuttosto ovunque, intorno a noi, ci circondano, ci penetrano, sanno tutto di noi, mentre noi non sappiamo ancora nulla (o quasi) sul loro conto.
