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(Adnkronos) – L'astrofisica contemporanea si trova ad affrontare un interrogativo fondamentale emerso dall'osservazione dell'esplosione cosmica nota come GRB 221009A, il lampo gamma registrato il 9 ottobre 2022 a due miliardi di anni luce di distanza dalla Terra. Tra la moltitudine di particelle giunte sul nostro pianeta, il rivelatore Carpet dell'Osservatorio del Baksan nel Caucaso ha intercettato un fotone con un'energia di circa 300 teraelettronvolt, il valore più elevato mai riscontrato per un fenomeno di questo tipo.
Secondo le teorie della fisica classica e della relatività, una particella con simili livelli energetici avrebbe dovuto interagire con la radiazione cosmica di fondo, trasformandosi in altre particelle ed estinguendosi molto prima di completare il proprio percorso nello spazio interstellare. Per spiegare la sopravvivenza di questo fotone fino ai rilevatori terrestri, un team di ricerca guidato dall'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) ha pubblicato uno studio sulla rivista Physical Review Letters. La ricerca propone una combinazione innovativa tra l'ipotesi delle particelle tipo assione (ALP) e una possibile violazione dell'invarianza di Lorentz, una delle proprietà fondamentali della relatività speciale. In base a questo modello teorico, le energie estreme consentirebbero al fotone di seguire una sorta di corsia preferenziale, rendendo l'Universo temporaneamente trasparente ed evitando le collisioni distruttive previste dai modelli convenzionali.
Giorgio Galanti, ricercatore dell'INAF e primo autore dello studio
Riguardo alle premesse del lavoro scientifico, Giorgio Galanti, ricercatore dell'INAF e primo autore dello studio, spiega: “Siamo partiti da una domanda molto semplice: come ha fatto questo fotone a sopravvivere a un viaggio che, secondo la fisica conosciuta, avrebbe dovuto distruggerlo? I nuovi dati dell'esperimento Carpet ci hanno mostrato che le spiegazioni proposte finora non erano piu sufficienti. Abbiamo quindi cercato uno scenario teorico capace di descrivere in modo coerente ciò che osserviamo, senza ricorrere a correzioni arbitrarie delle equazioni”. Oltre a giustificare il completamento del viaggio cosmico, il modello teorico trova riscontro sperimentale nell'osservazione di un secondo fenomeno: il fotone da 300 teraelettronvolt è giunto ai rilevatori con un ritardo di circa un'ora rispetto alle particelle di energia inferiore registrate dall'osservatorio LHAASO, esattamente come ipotizzato dalle equazioni dello studio. Proprio sull'importanza di questa convergenza teorica, Marco Roncadelli, ricercatore dell'INFN e co-autore del lavoro, sottolinea: “L'aspetto più interessante del nostro lavoro è che unisce, per la prima volta, due idee sviluppate finora separatamente. Se questo scenario fosse confermato da future osservazioni, l'Universo diventerebbe un laboratorio naturale per studiare la gravità quantistica a energie enormemente superiori a quelle raggiungibili da qualsiasi acceleratore costruito sulla Terra”.
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