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di Spektrum der Wissenschaft
Il campo magnetico terrestre per rilevare la materia oscura
5.2.2026
Traduzione: tradotto automaticamente
Il campo magnetico terrestre come un gigantesco rivelatore? I fisici stanno utilizzando le reti di sensori esistenti per rintracciare le prove della materia oscura.
Di cosa è fatta la misteriosa materia oscura, che costituisce circa un quarto del nostro universo? I ricercatori hanno trovato un approccio insolito per rispondere a questa domanda: il campo magnetico terrestre potrebbe fungere da gigantesco sensore che potrebbe essere utilizzato per rilevare queste misteriose particelle. Come spiega un team guidato da Ariel Arza della Nanjing Normal University descritto nella rivista «Physical Review Letters», il campo magnetico terrestre potrebbe contenere prove di materia oscura.
Come suggerisce il nome stesso, il campo magnetico terrestre potrebbe essere un sensore gigante in grado di rilevare queste misteriose particelle.
Come suggerisce il nome, la materia oscura non è ancora visibile alla comunità scientifica. Le misteriose particelle possono quindi interagire solo molto debolmente con l'ambiente circostante, motivo per cui molto probabilmente non possiedono - o possiedono solo una debolissima - carica elettrica. Esistono diverse teorie su cosa potrebbe essere la materia oscura: fotoni oscuri, neutrini sterili, axioni... Non ci sono praticamente limiti all'immaginazione dei ricercatori. Sono ipotizzabili anche particelle ultraleggere con solo una frazione della carica dell'elettrone. E il team di Arza vuole ora rintracciarle.
Perché tali particelle potrebbero annichilirsi nel campo magnetico del pianeta e generare una corrente elettrica con il suo stesso campo magnetico. Sebbene questo sia circa un milione di volte più piccolo di quello della Terra, sarebbe rilevabile attraverso le caratteristiche fluttuazioni temporali. Quanto più leggere sono le ipotetiche particelle, tanto più forte dovrebbe essere il segnale.
Gli esperti non hanno allestito nuovi esperimenti complessi per la ricerca di tracce, ma hanno potuto attingere a sensori già esistenti. Tra l'altro, hanno utilizzato i dati del progetto di ricerca SuperMAG, che gestisce circa 500 stazioni di misurazione in tutto il mondo per determinare in dettaglio il campo magnetico terrestre. Queste stazioni sono state originariamente installate per monitorare l'attività geomagnetica.
L'analisi dei dati ha posto il team di fronte a sfide particolari. I ricercatori hanno dovuto filtrare il rumore naturale del campo magnetico terrestre, che è disturbato dai venti solari, dalle correnti ionosferiche e dall'attività umana. Per farlo, hanno sviluppato un sofisticato metodo di analisi che utilizza lo schema spaziale caratteristico del segnale sospetto, una sorta di impronta digitale che dovrebbe estendersi su tutta la superficie terrestre. Ma gli esperti non hanno trovato alcuna traccia di un segnale di questo tipo.
Tuttavia, questo ha permesso al team di porre i vincoli più precisi fino ad oggi sulla possibile carica elettrica delle particelle di materia oscura. Se hanno una massa compresa tra 10-18 e 10-14 elettronvolt (un'unità di massa comunemente utilizzata nella fisica delle particelle), i ricercatori sono riusciti a perfezionare i precedenti vincoli sulla carica di oltre 13 ordini di grandezza: è quindi probabile che le particelle abbiano una carica elettrica inferiore a 10-30 volte la carica dell'elettrone.
Il nuovo lavoro dimostra come la carica elettrica delle particelle di materia oscura possa essere di gran lunga inferiore a quella degli elettroni.
Il nuovo lavoro mostra come i fenomeni naturali possano essere utilizzati come rivelatori per la fisica fondamentale, aprendo così possibilità completamente nuove. A differenza degli esperimenti di laboratorio, dove la potenza del segnale è limitata dalle dimensioni del rilevatore, i ricercatori in questo lavoro hanno beneficiato dell'enorme raggio della Terra. Se questa versione della materia oscura con una carica estremamente debole esiste davvero, misurazioni più precise del campo magnetico terrestre potrebbero permetterne la scoperta.
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Articolo originale su Spektrum
Immagine di copertina: Shutterstock / Elena11
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