Ricerca di assioni dalle hypernovae attraverso lampi gamma nell'Universo
E’ stato pubblicato sulla rivista Physical Review Letters uno studio sulle tracce degli assioni nelle osservazioni gamma durante le esplosioni di hypernovae cosmiche. Gli assioni sono particelle ipotetiche, postulate alla fine degli anni 70, e la cui scoperta potrebbe dare una risposta al problema della materia oscura nell’Universo.
L’esplosione di una hypernova produrrebbe dei lampi gamma, la cui osservazione attraverso telescopi come il Fermi Large Area Telescope (LAT) permetterebbe di esplorare una regione dello spazio dei parametri degli assioni, difficilmente accessibile in esperimenti di laboratorio.
Del gruppo di ricercatori che hanno condotto tale ricerca fanno parte il dott. Pierluca Carenza, il dott. Giuseppe Lucente e il prof. Alessandro Mirizzi del Dipartimento Interateneo di Fisica dell'Università di Bari e della Sezione di Bari dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), in una collaborazione internazionale con Andrea Caputo (Weizmann Institute and Tel Aviv University), Edoardo Vitagliano (UCLA), Maurizio Giannotti (Barry University), Kei Kotake (Fukuka University), Takami Kuroda (MPI Potsdam).
In particolare, questo lavoro ha portato al primo calcolo del flusso atteso di assioni utilizzando i piu' avanzati modelli di esplosione di hypernovae, includenti un trattamento accurato della magneto-idrodinamica. Queste simulazioni magneto-idrodinamiche sono state sviluppate recentemente dai colleghi Kei Kotake e Takami Kuroda e sono state utlizzate per i loro calcoli dal gruppo degli “assionisti” (Caputo, Carenza, Giannotti, Lucente, Mirizzi, Vitagliano).
"Le hypernovae - spiega il prof. Mirizzi - sono una classe estremamente energetica di supernovae. Esse possono avere un nucleo fortemente magnetizzato, con campi magnetici fino a 1015 Gauss. La presenza di tali campi magnetici intensi puo’ catalizzare una copiosa produzione di assioni. Tale flusso puo’ risultare fino a due ordini di grandezza superiore rispetto a quello atteso nelle supernovae ordinarie in assenza di campi magnetici.”
" La nostra ipotesi è – chiarisce il prof. Mirizzi - che, nel tragitto che fanno dalla stella fino al rivelatore gamma, assioni massivi possono decadere trasformandosi in fotoni. Noi abbiamo proposto di osservare tale segnale, in seguito ad una esplosione cosmica di una hypernova, attraverso un telescopio di raggi gamma, come il Fermi-LAT. Il segnale gamma dovuto agli assioni dovrebbe durare per circa 15 giorni dopo l’esplosione. Una tale segnatura sarebbe inequivocabile e permetterebbe una rivelazione degli assioni in una regione dello spazio dei parametri difficilmente accessibile in esperimenti da laboratorio. Inoltre, gli assioni permetterebbero di sondare i campi magnetici intensi nel nucleo della supernova, dando una indicazione diretta della loro presenza. Dunque, tale rivelazione avrebbe delle ricadute immense sulla fisica delle particelle e aprirebbe nuove direzioni inesplorate, in una prospettiva multi-messaggero per lo studio delle hypernovae.”
