Una dimensione oscura

Non so se il team di fisici teorici Miguel Montero, Cumrun Vafa e Irene Valenzuela sia costituito da appassionati lettori di Stephen King, ma è altamente probabile, visto che la loro proposta teorica relativa alla materia oscura è infarcita di immagini che sembrano uscire proprio da una saga di King, iniziando proprio dal titolo del'articolo, The Dark Dimension and the Swampland, che si potrebbe rendere come La Dimensione Oscura e la Terra delle Paludi, quasi un romanzo o un racconto ambientato nella saga de La Torre Nera di King. E in effetti proprio l'immagine della Dark Tower viene evocata nell'articolo di Quanta Magazine in cui questa proposta viene raccontata.
In breve i tre fisici teorici, prendendo spunto dalla teoria delle stringhe, suggeriscono che la materia oscura, l'elusiva materia oscura si nasconda in una dimensione (relativamente) grande. L'idea viene ripescata da Quanta Magazine proprio mentre la previsione delle dimensioni extra (oltre la 4.a) è messa in grande discussione, e io stesso la utilizzo come semplice introduzione a questo link post scientifico dedicato proprio alla materia oscura.
L'altro giorno, infatti, mentre mi apprestavo a usare Google Scholar alla ricerca di qualcosa di interessante su Babbo Natale (e, come spero avete letto, l'ho trovata), il motore di ricerca accademico mi ha suggerito una lunga serie di articoli recenti, per lo più preprint su arXiv, molti dei quali dedicati proprio alla materia oscura. La prima osservazione che ho fatto tra me e me su questa mole di lavori è come le osservazioni del James Webb Space Telescope che hanno insinuato non pochi dubbi sull'esistenza della materia e dell'energia oscure nell'universo, non hanno però bloccato le proposte teoriche. Per contro, però, proprio le osservazioni del JWST in un certo senso hanno ridato una spinta anche a versioni di materia oscura vicine all'essere scartate, questo perché è altamente probabile che le MOND non siano comunque sufficienti per spiegare tutte le osservazioni.
La serie di link ai preprint inizia con Leptogenesis with Majoron Dark Matter di Stephen F. King (che è il secondo motivo per l'introduzione di questo post), Soumen Kumar Manna, Rishav Roshan, Arunansu Sil, dove il majorone (o majoron), è un particolare bosone di Goldstone che sarebbe legato alle reazioni in cui è violato il numero leptonico.
Un altro paper interessante è Gravitational wave and dark matter from Axion-Higgs string, che esplora una nuova idea relativamente agli assioni:

Axions have long been considered plausible candidates for dark matter. The axion dark matter emitted from cosmic strings after the Peccei-Quinn (PQ) symmetry breaking in the early Universe was extensively simulated. In this work, we study dark matter and gravitational waves through the lattice simulation of the Axion-Higgs string. We gave the dark matter overproduction and the Big Bang nucleosynthesis bounds on the axion decay constant \(f_a\) and the axion mass \(m_a\) for axion-like particles, and found that the predicted gravitational wave spectra cannot be probed by the dataset of the current pulsar timing array experiments.

Il fatto che questo preprint richiami osservazioni astronomiche legate alle pulsar non deve essere così strano, visto che in Searching for New Physics in Ultradense Environment: a Review on Dark Matter Admixed Neutron Stars vengono richiamate le dark matter admixed neutron stars, ovvero stelle di neutroni che sarebbero costituite da un mix di materia ordinaria e materia oscura. Cosa che, in effetti, non sarebbe così peregrina!
Gli ultimi due articoli che vi segnalo sono Effective Field Theory and Scalar Triplet Dark Matter, in cui viene tirato in ballo CTA e i dati che otterrà quando finalmente la rete di telescopi sarà completata, e Signatures of warm dark matter in the cosmological density fields extracted using Machine Learning, che propone l'utilizzo di tecniche di machine learning per migliorare la comprensione sulla cosiddetta materia oscura tiepida che sarebbe costituita dai presunti neutrini sterili, che interagirebbero con la materia solo gravitazionalmente e non tramite qualcuna delle altre interazioini fondamentali.
Questa serie di preprint, anche solo leggendo gli abstract, fornisce una panoramica di diversi generi di materia oscura, che non si escludono a vicenda e anzi potrebbero costituire tutti insieme una grande zuppa di materia oscura. Il nodo centrale che dovrà essere risolto è se effettivamente esiste tutta la materia oscura che servirebbe per spiegare le osservazioni astronomiche, o se invece c'è bisogno di una qualche modifica a una delle leggi fondamentali dell'universo.

---

In apertura: Una presunta mappa della distribuzione della materia oscura - da "The weak-lensing masses of filaments between luminous red galaxies"