Due delle più grandi scoperte della fisica nell'ultimo decennio sono la scoperta che le sottili particelle subatomiche chiamate neutrini in realtà hanno una piccola quantità di massa e la rilevazione che l'espansione dell'universo sta effettivamente prendendo velocità.
Ora tre fisici dell'Università di Washington stanno suggerendo che le due scoperte sono integralmente collegate attraverso una delle caratteristiche più strane dell'universo, l'energia oscura, un legame che dicono potrebbe essere causato da una particella subatomica precedentemente non riconosciuta che chiamano "accelerone".
L'energia oscura era trascurabile nell'universo primordiale, ma ora rappresenta circa il 70 percento del cosmo. Comprendere il fenomeno potrebbe aiutare a spiegare perché un giorno, a lungo in futuro, l'universo si espanderà così tanto che nessun'altra stella o galassia sarà visibile nel nostro cielo notturno, e alla fine potrebbe aiutare gli scienziati a discernere se l'espansione dell'universo continuerà indefinitamente.
In questa nuova teoria, i neutrini sono influenzati da una nuova forza derivante dalle loro interazioni con gli acceleroni. L'energia oscura risulta mentre l'universo cerca di separare i neutrini, producendo una tensione come quella in un elastico allungato, ha detto Ann Nelson, un professore di fisica UW. Quella tensione alimenta l'espansione dell'universo, ha detto.
I neutrini sono creati dai trilioni nelle fornaci nucleari di stelle come il nostro sole. Fluttuano nell'universo e miliardi ogni giorno attraversano tutta la materia, comprese le persone. Oltre a una massa minuscola, non hanno carica elettrica, il che significa che interagiscono molto poco, se non del tutto, con i materiali che attraversano.
Ma l'interazione tra acceleroni e altra materia è ancora più debole, ha detto Nelson, motivo per cui quelle particelle non sono state ancora viste da sofisticati rivelatori. Tuttavia, nella nuova teoria, gli acceleroni mostrano una forza che può influenzare i neutrini, una forza che crede possa essere rilevata da una varietà di esperimenti di neutrini che già operano in tutto il mondo.
“Esistono molti modelli di energia oscura, ma i test sono per lo più limitati alla cosmologia, in particolare per misurare il tasso di espansione dell'universo. Poiché ciò comporta l'osservazione di oggetti molto distanti, è molto difficile effettuare una misurazione del genere con precisione ", ha affermato Nelson.
“Questo è l'unico modello che ci offre un modo significativo di fare esperimenti sulla terra per trovare la forza che dà origine all'energia oscura. Possiamo farlo usando esperimenti di neutrino esistenti. "
La nuova teoria è avanzata in un articolo di Nelson; David Kaplan, anche professore di fisica UW; e Neal Weiner, un ricercatore UW associato in fisica. Il loro lavoro, supportato in parte da una sovvenzione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, è dettagliato in un documento accettato per la pubblicazione in un prossimo numero di Physical Review Letters, una rivista dell'American Physical Society.
I ricercatori affermano che la massa di un neutrino può effettivamente cambiare in base all'ambiente attraverso il quale sta attraversando, allo stesso modo l'aspetto della luce cambia a seconda che viaggi attraverso l'aria, l'acqua o un prisma. Ciò significa che i rivelatori di neutrini possono trovare risultati leggermente diversi a seconda di dove si trovano e di cosa li circonda.
Ma se i neutrini sono un componente dell'energia oscura, ciò suggerisce l'esistenza di una forza che conciliare le anomalie tra i vari esperimenti, Nelson ha detto. L'esistenza di quella forza, composta sia da neutrini che da acceleroni, continuerà a alimentare l'espansione dell'universo, ha detto.
I fisici hanno perseguito prove che potrebbero dire se l'universo continuerà a espandersi indefinitamente o a fermarsi bruscamente e crollare su se stesso in un cosiddetto "grande scricchiolio". Mentre la nuova teoria non prescrive una "grande crisi", ha detto Nelson, significa che ad un certo punto l'espansione smetterà di accelerare.
"Nella nostra teoria, alla fine i neutrini si allontanerebbero troppo e diventerebbero troppo massicci per essere ulteriormente influenzati dall'effetto dell'energia oscura, quindi l'accelerazione dell'espansione dovrebbe fermarsi", ha detto. "L'universo potrebbe continuare ad espandersi, ma a un ritmo sempre crescente".
Fonte originale: Comunicato stampa dell'Università di Washington
