Gli assi sono una particella ipotetica che potrebbe spiegare l’esistenza della materia oscura. Ma potrebbe occasionalmente interagire con la materia normale, soprattutto nei nuclei delle stelle. Un team di fisici ha cercato prove di assioni a Betelgeuse e non ha trovato nulla. Ciò non significa che l’assioma non esista, ma significa che sarà più difficile da trovare.
Non sappiamo cosa sia la materia oscura, che è il nome che diamo alla componente dell’universo che costituisce l’85% di tutta la massa. Qualunque cosa sia, è una forma di particella sconosciuta al modello standard della fisica. Inoltre non deve quasi mai interagire con i fotoni o con la materia normale, altrimenti l’avremmo già vista. Ci sono molti candidati per la materia oscura, e una famiglia di particelle candidate è nota come assioni, che sono previsti in varie teorie della fisica delle alte energie.
A prima vista l’assioma si adatta al disegno di legge, poiché è piccolo, leggero e quasi mai interagisce con la luce o con la materia normale. Quasi. Se l’assioma è di un certo tipo noto come “ultraleggero”, può potenzialmente diventare rilevabile attraverso un processo noto come effetto Primakoff. Questo effetto ha bisogno di alcuni ingredienti per funzionare. Se un fotone è incastrato in un campo magnetico super forte, può occasionalmente decidere di trasformarsi in un’assialità. Quell’assione viaggerebbe allora dove vuole, dato che non interagisce realmente con nient’altro. Ma se quell’assione incontra un altro campo magnetico, può trasformarsi di nuovo in un fotone, di solito qualcosa ad alta energia come una radiografia, emettendo un lampo di luce che tradisce l’esistenza dell’assione e dell’effetto Primakoff.
Le stelle hanno campi magnetici molto forti nei loro nuclei, quindi potrebbero essere fabbriche di assi. E queste assi possono emettere radiazioni a raggi X. Ci piacerebbe usare il nostro sole come laboratorio per questo, ma purtroppo è impegnato a rilasciare ogni sorta di raggi X per le sue stesse ragioni, e quindi è difficile dire se provengono da assi o da qualcosa di molto meno esotico.
Ma Betelgeuse è un’altra storia. È una stella gigantesca verso la fine della sua vita. È molto più fredda del sole, quindi non emette quasi mai raggi X. Quindi, se esistono le assi, e l’effetto Primakoff è corretto, allora Betelgeuse dovrebbe emettere una quantità rilevabile di raggi X.
Un team di ricercatori del MIT ha fatto esattamente questo…e ha trovato squat. Niente raggi X. Nessun segno di assi.
“Quello che dicono i nostri risultati è che se si vogliono cercare queste particelle veramente leggere, che abbiamo cercato, non parleranno molto con i fotoni”, dice Kerstin Perez, assistente professore di fisica al MIT. “In pratica, stiamo rendendo la vita di tutti più difficile perché diciamo: “Dovrete pensare a qualcos’altro che vi dia un segnale d’assionismo”.
Questi risultati non escludono del tutto l’esistenza delle assi. Significa solo che se sono ultraleggere, allora la loro capacità di trasformarsi in fotoni e viceversa deve essere molto piccola. In realtà, questi risultati che utilizzano Betelgeuse da soli forniscono vincoli a questa facilità di transizione che sono tre volte superiori a qualsiasi esperimento di laboratorio.
Quindi continueremo a cacciare.