Come la dualità potrebbe risolvere il dilemma della materia oscura

Il dibattito sulla natura ondulatoria o particellare della luce ha consumato i fisici per 300 anni dopo che Isaac Newton aveva sostenuto le particelle e Christian Huygens aveva sostenuto l'idea delle onde. La risoluzione, che la luce può essere pensata sia come un'onda che come una particella, avrebbe sbalordito questi giganti della fisica, come in effetti fa noi.

Ciò che non dovrebbe sorprenderci, tuttavia, è che altri argomenti apparentemente intrattabili potrebbero essere risolti allo stesso modo.

Ma esattamente questo potrebbe essere in serbo per l'enigma della materia oscura che ha sconcertato gli astrofisici per quasi 80 anni, secondo Chiu Man Ho della Vanderbilt University di Nashville e un paio di amici,

Il problema è che le galassie ruotano così velocemente che la materia che contengono dovrebbe volare nello spazio. Allo stesso modo, gli ammassi di galassie non sembrano contenere abbastanza massa per legarli insieme e quindi dovrebbero separarsi. Dato che questo evidentemente non accade, una forza deve tenere in posizione queste masse.

Gli astrofisici hanno avanzato due spiegazioni. Il primo è che queste galassie sono piene di massa invisibile e questa cosiddetta materia oscura fornisce la spinta gravitazionale extra. Il secondo è che la gravità è più forte su queste scale intergalattiche e così fa il lavoro da solo, un'idea chiamata dinamica newtoniana modificata o MOND.

Non c'è amore perduto tra i sostenitori della materia oscura e le loro controparti mondiane: entrambi dicono che l'altro ha torto e setacciano l'universo alla ricerca di prove per dannare i loro avversari. Nessuna delle parti ha finora schiacciato in modo convincente l'argomento dell'altro, ma tutti gli interessati sembrano concordare sul fatto che quando uno trionfa, l'altro sarà messo a terra sotto i piedi.

Forse c'è un'altra possibilità, tuttavia: che abbiano ragione entrambi.

Ciò che lo rende possibile è un nuovo approccio alla gravità in cui è un fenomeno emergente legato all'entropia. L'abbiamo visto qualche mese fa qui.

L'idea di base è che parti dell'universo hanno diversi livelli di entropia e questo crea una forza che ridistribuisce la materia in un modo che massimizza l'entropia. Questa forza è ciò che chiamiamo gravità.

Finora, questo approccio ha assunto un universo semplice. Ma i cosmologi sanno che il nostro Universo non solo si sta espandendo, ma sta accelerando allontanandosi da noi. Cosa Chui e co. hanno fatto è derivare la gravità come una forza emergente usando lo stesso approccio entropico ma questa volta in un universo che sta accelerando.

Il risultato è una forma di gravità in cui i parametri di accelerazione e massa condividono uno strano tipo di dualità: o il termine di accelerazione può essere pensato come modificato come in MOND; oppure il termine massa può essere pensato come modificato, come nella teoria della materia oscura.

In effetti, Chui e compagni stanno dicendo che la materia oscura e il MOND sono due facce della stessa medaglia.

È interessante notare che l'effetto di ogni tipo di modifica sembra essere dipendente dalla scala. In questa teoria, l'interpretazione MONDiana funziona alla scala galattica mentre l'interpretazione della materia oscura funziona meglio alla scala degli ammassi galattici.

In realtà è così che emergono anche le prove osservative. MOND sembra spiegare meglio il comportamento reale delle galassie mentre l'approccio alla materia oscura spiega meglio la struttura degli ammassi di galassie.

Potrebbe essere che entrambi siano manifestazioni della stessa cosa? Solo i coraggiosi o gli sciocchi lo escluderebbero. E cose strane sono accadute in fisica, come Newton e Huygens avrebbero sicuramente attestato.

Rif: arxiv.org/abs/1005.3537 : MONDian Dark Matter

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