Uno studio propone una spiegazione alternativa per i fenomeni che oggi vengono spiegati con l'esistenza di una massa invisibile nell'universo.Illusione o realtà? Un nuovo studio avanza forti dubbi sulla materia oscura, la sostanza invisibile che costituirebbe quasi un quarto dell'intero contenuto dell'universo dell'universo. I fenomeni che le sono attribuiti sarebbero invece causati da interazioni gravitazionali tra effimere particelle di materia e antimateria.

L'esistenza della materia oscura fu ipotizzata per la prima volta nel 1933, per spiegare una serie di osservazioni anomale sulla velocità di rotazione degli ammassi di galassie. Secondo i calcoli, la materia presente negli ammassi avrebbe dovuto esercitare un'attrazione gravitazionale insufficiente a tenere unite le galassie esterne, che quindi, a quelle velocità di rotazione, sarebbero dovute "schizzare via". La nuova teoria ipotizzò che le galassie fossero circondate da aloni di materia invisibile, la cui massa esercitava un'attrazione gravitazionale tale da tenere uniti gli ammassi.

Nel suo nuovo studio, delineato nella rivista Astrophysics and Space Science, il fisico Dragan Hajdukovic del CERN, il Centro europeo di ricerca nucleare di Ginevra, propone una spiegazione alternativa, basata su quella che lo studioso definisce "la polarizzazione gravitazionale del vuoto quantistico".

Un vuoto non troppo vuoto

Nella fisica quantistica, il vuoto non è uno spazio completamente desolato, ma una sorta di mare ribollente di particelle e antiparticelle "virtuali" che "nascono" e "muoiono" di continuo. La loro esistenza, però, è così breve che non possono essere direttamente osservate.

Le antiparticelle, o particelle di antimateria, sono gli opposti speculari delle particelle di materia "normale". La loro caratteristica è di avere carica elettrica inversa: l'antiprotone, ad esempio, ha carica elettrica negativa, mentre il "normale" protone, componente fondamentale del nucleo atomico, ha carica positiva. Quando si scontrano, particelle e antiparticelle si disintegrano emettendo un lampo di energia.

Nel suo nuovo modello matematico, Hajdukovic ipotizza che, oltre alla carica elettrica, particelle e antiparticelle abbiano anche carica gravitazionale opposta, un'idea già avanzata in passato. "Le teorie fisiche prevalenti sostengono che esista solo una carica gravitazionale. Io ne ipotizzo due".

L'ipotesi è che la materia abbia carica gravitazionale positiva e l'antimateria negativa: particelle e antiparticelle, dunque, si respingerebbero dal punto di vista gravitazionale. Un oggetto fatto di antimateria che, ad esempio, entrasse in contatto con il campo gravitazionale della Terra (che naturalmente è fatta di materia) "cadrebbe all'insù", cioè ne sarebbe respinto. Materia e antimateria, però, potrebbero comunque scontrarsi, dato che l'attrazione elettrica sarebbe più forte della repulsione gravitazionale.

Più forza alle galassie

Hajdukovic sostiene che la sua teoria è basata su concetti ormai consolidati della fisica quantistica.

La sua teoria prevede che nel vuoto quantistico si creino innumerevoli dipoli elettrici, formati da particelle di carica opposta. Tutti i dipoli hanno orientamento casuale, come tanti aghi di bussola che puntano in ogni direzione. Ma se si formano in presenza di un campo elettrico già esistente, i dipoli si allineano tutti nella stessa direzione del campo: è la cosiddetta polarizzazione. Secondo la teoria quantistica dei campi, la polarizzazione genera un secondo campo elettrico che si combina con il primo e lo rafforza.

Secondo Hajdukovic, un fenomeno simile avviene anche in ambito gravitazionale. Se particelle e antiparticelle virtuali avessero carica gravitazionale opposta, nello spazio si genererebbero "dipoli gravitazionali" dall'orientamento casuale. Ma se si formassero nei pressi di una galassia - un oggetto massiccio, dal forte campo gravitazionale - questi dipoli si polarizzerebbero, generando un campo gravitazionale secondario che si combinerebbe con il primo, rafforzandolo.

"La mia teoria spiega perché il campo gravitazionale di una galassia si rafforza senza ricorrere alla materia oscura", sintetizza Hajdukovic.

Voci contrarie

Non tutti gli studiosi sono pronti ad accettare la nuova teoria. Il fisico David Evans, direttore dell'équipe britannica che lavora al detector ALICE, presso il Large Hadron Collider del CERN, sostiene che la ricerca di Hajdukovic è "un esercizio teorico molto interessante", ma non basta a smentire la teoria della materia oscura. "Ci sono prove molto convincenti a sostegno dell'esistenza della materia oscura", afferma.

Ad esempio la fotografia, pubblicata nel 2006, della collisione di due galassie nel cosiddetto Bullet Cluster mostrerebbe la separazione della materia dalla materia oscura. E un effetto simile è stato osservato all'inizio di questa estate nell'ammasso stellare di Pandora.

Hajdukovic risponde di essere al lavoro su una versione ampliata della sua teoria che dovrebbe dar conto anche di queste osservazioni.

Michael Doser, un altro fisico del CERN, ammette che le idee di Hajdukovic sono "poco ortodosse" ma non pensa che debbano essere immediatamente scartate. "Il grave difetto della teoria prevalente", dice, "è che non è stata ancora rilevata neanche una particella di materia oscura, quindi è ancora perfettamente legittimo esplorare tutte le possibilità, purché siano compatibili con i dati raccolti".

Doser sta lavorando al progetto AEgIS del CERN, che punta a misurare la carica gravitazionale dell'anti-idrogeno, il corrispettivo dell'idrogeno dell'antimateria. L'esperimento dovrebbe quindi accertare anche se materia e antimateria hanno carica gravitazionale opposta.

"Nel giro di qualche anno", conclude lo studioso, "dovremmo essere in grado di confermare o respingere l'ipotesi di Hajdukovic".