L'unIverso quantIstIco - ILC Document Server - International Linear ...

02 | L’UNIVERSO QUANTISTICO
supersimmetria
Si ipotizza che la supersimmetria sia
una proprietà dell’universo, ma non
è stata ancora osservata sperimentalmente.
Questa teoria richiede che
per ogni tipo di particella esista una
particella supersimmetrica associata,
denominata il suo partner supersimmetrico.
Il partner supersimmetrico è
una replica “pesante” di una particella,
con un’altra differenza significativa.
Tutte le particelle sono classificate
come fermioni o bosoni. Una particella
che appartenga ad una classe ha
un partner supersimmetrico nell’altra,
facendo così ‘quadrare i conti’ e
rendendo la natura più simmetrica. Ad
esempio, il partner supersimmetrico
di un elettrone (un fermione) è denominato
un selettrone (un bosone).
La supersimmetria descrive una
maestosa danza delle particelle
nell’universo, ma finora siamo stati
in grado di osservare un solo partner
di ciascuna coppia. Le particelle
non osservate potrebbero essere la
sorgente della misteriosa ‘materia
oscura’ presente nelle galassie.
Benché particelle supersimmetriche
non siano state ancora osservate,
potrebbero essere prodotte ed
identificate negli esperimenti all’LHC
e all’ILC.
Come le caramelle in questo barattolo, l’universo è principalmente oscuro:
il 96% è composto da materia oscura ed energia oscura. Solo circa il
4% dell’universo (la stessa proporzione delle caramelle colorate),
comprendente le stelle, i pianeti e noi stessi, è composto dalla materia
atomica a noi oramai familiare.
una luce sulla materia oscura
Lo scorso decennio ha portato la sorprendente
scoperta che il 96% dell’universo non è composto
da materia ordinaria, ma consiste invece di ‘energia
oscura’ (circa il 74%), che causa l’espansione accelerata
dell’universo, e ‘materia oscura’ (circa il 22%),
una forma misteriosa di materia che non emette
luce e che è quindi difficile da rivelare con i normali
metodi di osservazione.
Prove evidenti dell’esistenza dell’universo
oscuro provengono tuttavia da molte fonti,
tra cui osservazioni astrofisiche di ammassi
di galassie, che sarebbero invece separati
se la materia ordinaria fosse la sola cosa
a te nerle insieme. La materia oscura sembra
tenere insieme l’universo.
Ma cos’è questa materia oscura? La fisica delle
particelle offre una possibile spiegazione. Molte
predizioni su quello che troveremo alla scala
del “Tera” comprendono particelle che possono
essere l’origine della materia oscura. Prodotte
copiosamente nel calderone ardente del Big Bang,
un numero sufficiente di queste potrebbe essere
sopravvissuto fino ad oggi sotto forma di materia
oscura cosmologica. Per esserne certi, dobbiamo
produrre queste particelle e misurarne con precisione
le proprietà.
Le teorie supersimmetriche offrono un caso esemplare.
L’LHC e l’ILC dovrebbero essere in grado di
produrre e studiare le particelle supersimmetriche,
se esistono in natura. Queste particelle supersimmetriche
potrebbero costituire la materia oscura
presente nell’universo. Misurando con precisione
le loro masse all’ILC e confrontandole con misure
cosmologiche sempre più precise, potremo determinare
se le particelle supersimmetriche costituiscano
tutta la materia oscura o se manchi ancora
qualcos’altro.