I ricercatori dell'Istituto per la Fisica Corpuscolare (IFIC) e di altri gruppi europei hanno studiato gli effetti della presenza di materia oscura sul Sole. Secondo i loro calcoli, le particelle di materia oscura con poca massa potrebbero causare il trasferimento di energia dal nucleo alle parti esterne della nostra stella eche potrebbero a loro volta pregiudicare la quantità di neutrini che raggiungono la Terra.
"Partiamo dal presupposto che le particelle di materia oscura interagiscono debolmente con gli atomi del Sole e quello che abbiamo fatto è calcolare il livello col quale queste interazioni si possono verificare, al fine di descrivere meglio la struttura e l'evoluzione del Sole" ha detto Marco Taoso, ricercatore presso l'IFIC, un centro combinato della Spanish National Research Council e dell'Università di Valencia.
Le osservazioni astrofisiche suggeriscono che la nostra galassia si trova in un alone di particelle di materia oscura. Secondo i modelli, alcune di queste particelle, le WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) interagiscono debolmente con le altre normali, come atomi, e potrebbero essere presenti all'interno delle stelle. Lo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Physical Review D, effettua un approfondito studio del caso riferito al Sole.
"Quando il WIMP attraversa il Solem si possono rompere gli atomi della nostra stella e perdono energia. Questo impedisce loro di sfuggire alla forza gravitazionale del Sole che li coglie e restano intrappolati in orbita attorno al suo interno, senza alcuna via di scampo" sottolinea il ricercatore.
Gli scienziati ritengono che la maggior parte delle particelle di materia oscura si riuniscono nel centro del Sole, ma nelle loro orbite ellittiche viaggiando anche per la parte esterna, interagirebbero scambiandosi con gli atomi solari. In questo modo, le WIMP trasporterebbero l'energia dal nucleo centrale alle parti di raffreddamento periferico.
"Questo effetto produce un raffreddamento del nucleo, la regione da cui provengono i neutrini a causa delle reazioni nucleari del Sole", di dice Taoso.
"E questo corrisponde a una riduzione del flusso di neutrini solari, in quanto questi dipendono fortemente dalla temperatura del nucleo".
I neutrini che raggiungono la Terra possono essere misurati per mezzo di tecniche differenti. Questi dati possono essere utilizzati per rilevare le modificazioni della temperatura solare causata dal WIMP. Il trasporto di energia da queste particelle dipende dalla probabilità che esse interagiscono con gli atomi, e la "dimensione" di tali interazioni è legata alla riduzione del flusso di neutrini.
"Come risultato, i dati attuali circa i neutrini solari possono essere utilizzati per porre dei limiti alla portata delle interazioni tra atomi e materia oscura, e l'utilizzo di codici numerici dimostrano che certi valori corrispondono a una riduzione del flusso dei neutrini solari e di scontro con le misurazioni" rivela lo scienziato.
Il team ha applicato i calcoli per capire meglio gli effetti delle particelle di materia oscura con poca massa (tra 4 e 10 gigaelectronvolts). A questo livello si trovano i modelli che cercano di spiegare i risultati degli esperimenti, come DAMA (sotto una montagna italiana) o CoGent (in una miniera negli Stati Uniti), che cercano la materia oscura con gli "scintillatori" o rivelatori di WIMP.
Quest'anno, un altro studio condotto da scienziati dell'Università di Oxford (Regno Unito) afferma che non solo i WIMP ridurrebbero i flussi dei neutrini solari, ma anche, inoltre, modificherebbero la struttura del Sole e potrebbero spiegare la sua composizione.
"I nostri calcoli, tuttavia, mostrano che le modifiche della struttura della stella sono troppo piccoli per sostenere questa tesi e che le WIMP non possono spiegare il problema della composizione del Sole", conclude Taoso.
"Partiamo dal presupposto che le particelle di materia oscura interagiscono debolmente con gli atomi del Sole e quello che abbiamo fatto è calcolare il livello col quale queste interazioni si possono verificare, al fine di descrivere meglio la struttura e l'evoluzione del Sole" ha detto Marco Taoso, ricercatore presso l'IFIC, un centro combinato della Spanish National Research Council e dell'Università di Valencia.
Le osservazioni astrofisiche suggeriscono che la nostra galassia si trova in un alone di particelle di materia oscura. Secondo i modelli, alcune di queste particelle, le WIMP (Weakly Interacting Massive Particles) interagiscono debolmente con le altre normali, come atomi, e potrebbero essere presenti all'interno delle stelle. Lo studio, recentemente pubblicato sulla rivista Physical Review D, effettua un approfondito studio del caso riferito al Sole.
"Quando il WIMP attraversa il Solem si possono rompere gli atomi della nostra stella e perdono energia. Questo impedisce loro di sfuggire alla forza gravitazionale del Sole che li coglie e restano intrappolati in orbita attorno al suo interno, senza alcuna via di scampo" sottolinea il ricercatore.
Gli scienziati ritengono che la maggior parte delle particelle di materia oscura si riuniscono nel centro del Sole, ma nelle loro orbite ellittiche viaggiando anche per la parte esterna, interagirebbero scambiandosi con gli atomi solari. In questo modo, le WIMP trasporterebbero l'energia dal nucleo centrale alle parti di raffreddamento periferico.
"Questo effetto produce un raffreddamento del nucleo, la regione da cui provengono i neutrini a causa delle reazioni nucleari del Sole", di dice Taoso.
"E questo corrisponde a una riduzione del flusso di neutrini solari, in quanto questi dipendono fortemente dalla temperatura del nucleo".
I neutrini che raggiungono la Terra possono essere misurati per mezzo di tecniche differenti. Questi dati possono essere utilizzati per rilevare le modificazioni della temperatura solare causata dal WIMP. Il trasporto di energia da queste particelle dipende dalla probabilità che esse interagiscono con gli atomi, e la "dimensione" di tali interazioni è legata alla riduzione del flusso di neutrini.
"Come risultato, i dati attuali circa i neutrini solari possono essere utilizzati per porre dei limiti alla portata delle interazioni tra atomi e materia oscura, e l'utilizzo di codici numerici dimostrano che certi valori corrispondono a una riduzione del flusso dei neutrini solari e di scontro con le misurazioni" rivela lo scienziato.
Il team ha applicato i calcoli per capire meglio gli effetti delle particelle di materia oscura con poca massa (tra 4 e 10 gigaelectronvolts). A questo livello si trovano i modelli che cercano di spiegare i risultati degli esperimenti, come DAMA (sotto una montagna italiana) o CoGent (in una miniera negli Stati Uniti), che cercano la materia oscura con gli "scintillatori" o rivelatori di WIMP.
Quest'anno, un altro studio condotto da scienziati dell'Università di Oxford (Regno Unito) afferma che non solo i WIMP ridurrebbero i flussi dei neutrini solari, ma anche, inoltre, modificherebbero la struttura del Sole e potrebbero spiegare la sua composizione.
"I nostri calcoli, tuttavia, mostrano che le modifiche della struttura della stella sono troppo piccoli per sostenere questa tesi e che le WIMP non possono spiegare il problema della composizione del Sole", conclude Taoso.
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