Radiazioni cosmiche: la particella "Amaterasu" dall'energia estrema rappresenta un mistero
Nessun processo fisico conosciuto può spiegare l'enorme energia di una particella rilevata nel 2021. Gli esperti stanno discutendo di cause esotiche, come forme sconosciute di materia o addirittura proprietà dello spazio-tempo stesso.
Una particella cosmica con la seconda energia più alta mai registrata ha riacceso il dibattito sui fenomeni fisici al di là del conosciuto. Il 27 maggio 2021, 23 rilevatori del Telescope Array nello Utah hanno registrato raggi cosmici con un'energia di 2,4 × 10^20 elettronvolt, che equivale più o meno a un calcio nel sedere. Solo una particella rilevata nel 1991 con 3,2 × 10^20 elettronvolt aveva un'energia maggiore, che è stata battezzata "particella Oh-My-God". Allo stesso modo, il team ha chiamato la nuova particella "particella Amaterasu", in onore della dea giapponese del sole. Ad oggi, non è noto alcun processo fisico in grado di accelerare le singole particelle a energie così elevate.
"I processi generalmente considerati ad alta energia, come le supernove, non sono abbastanza energetici per questo", afferma John Matthews dell'Università dello Utah e uno dei portavoce della collaborazione con il telescopio che ha rilevato la particella. "Servono campi magnetici estremamente forti per confinare la particella mentre viene accelerata". Come riporta ora il team sulla rivista "Science", anche la fonte della particella è un vero mistero. La particella ha colpito i rilevatori provenendo all'incirca dalla direzione del vuoto locale, un'enorme regione di spazio in gran parte vuota vicino al Gruppo Locale di galassie, di cui fa parte il nostro sistema della Via Lattea.
Inoltre, la particella deve provenire dalle immediate vicinanze; secondo i calcoli del gruppo di lavoro, non può aver viaggiato per più di qualche decina di milioni di anni luce, altrimenti avrebbe perso la sua energia attraverso le interazioni con i campi magnetici e il fondo cosmico a microonde. Una sorgente ad alta energia di questo tipo nelle relative vicinanze dovrebbe essere visibile. "Queste particelle hanno energie così elevate che non dovrebbero essere deviate dai campi magnetici galattici o extragalattici", spiega Matthews. "Tuttavia, le circa 30 particelle estremamente energetiche superiori a 10^20 elettronvolt registrate finora dalla rete di telescopi sembrano provenire da tutte le aree del cielo senza alcun accumulo riconoscibile".
Gli esperti non sanno quindi quale processo possa essere alla base di queste energie così elevate. Oltre ai processi relativi a oggetti relativamente convenzionali come buchi neri estremamente massicci in rotazione, esplosioni di raggi gamma o stelle di neutroni, i gruppi di ricerca hanno avanzato anche spiegazioni esotiche per le alte energie che vanno oltre la fisica attualmente conosciuta. Ad esempio, stelle provenienti da stati di materia precedentemente sconosciuti, basati su strani quark o altre particelle subatomiche, oppure processi ancora più insoliti nello spazio libero. "Potrebbe trattarsi di difetti nella struttura dello spazio-tempo o di stringhe cosmiche in collisione", afferma il co-autore John Belz dell'Università dello Utah. "Sto solo lanciando idee folli che altre persone hanno proposto perché non c'è una spiegazione convenzionale."
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Foto di copertina: Osaka Metropolitan University / L-Insight, Kyoto University / Ryuunosuke Takeshige
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