Amedeo Balbi, Il buio oltre le stelle, 2010

indipendente dalla distribuzione di materia al suo interno, una

alla conclusione che la materia al suo interno dovesse

Se infatti tutta la materia esistente fosse stata distribuita

Una distribuzione finita di materia deve inevitabilmente avere un

di riempirlo omogeneamente di materia. ¶ Se prendiamo per buono

statica e finita di materia era, per la legge

ad ogni frammento di materia dell’universo una velocità

legate alla distribuzione di materia ed energia) potevano spiegare

una piccola quantità di materia dal nulla nello spazio

fascino. La quantità di materia che doveva essere creata

un equilibrio tra la materia (il gas) e la

energia scambiabile tra la materia e la radiazione non

enorme energia sprigionata dalla materia che vi precipita dentro

fu scesa abbastanza, la materia abbandonò lo stato di

dalla stretta micidiale della materia, iniziando a propagarsi liberamente

radiazione termica emessa dalla materia incandescente: una distribuzione di

compresa da Max Planck: materia e radiazione elettromagnetica in

era la distribuzione della materia quando l’universo stava

Le regioni dove la materia era più densa della

fedele degli addensamenti di materia nell’universo primordiale. ¶ Nonostante

che la distribuzione di materia fosse quindi leggermente disomogenea

primordiali nella distribuzione di materia da parte di COBE

gli addensamenti primordiali di materia si sono evoluti nel

prodotte dai movimenti della materia dovuti alla gravità. In

tendeva ad attrarre altra materia; ma allo stesso tempo

dei vari tipi di materia ed energia che concorrono

cosmica, in cui la materia stava ancora aggregandosi convulsamente

che stabilirono come la materia era distribuita nell’universo

ondulazioni nella distribuzione di materia a fornire i semi

la struttura tridimensionale della materia dopo la ricombinazione sarebbe

rimodellando e assemblando la materia su scale immani, senza

liberata ulteriore energia dalla materia che precipitava nei buchi

la struttura tridimensionale della materia, nel suo dispiegarsi nel

i fotoni e la materia si disaccoppiassero. È un

una fitta nebbia di materia ionizzata. Le possibilità a

molto deboli con la materia. Delle quattro forze note

indenni enormi quantità di materia, anche carica elettricamente. (Se

con il resto della materia li rende estremamente difficili

di grandi quantità di materia (dalla semplice acqua, fino

contrario dei fotoni, la materia ionizzata. ¶ Dovrebbe quindi esistere

di quantità colossali di materia, come quello che avviene

ad attraversare indenni la materia. Questo le rende, potenzialmente

modo in cui la materia era distribuita. Era la

era distribuita. Era la materia, con la sua presenza

a come tutta la materia e l’energia presenti

soltanto la distribuzione della materia vista su una scala

superficie) con tutta la materia (e gli eventuali abitanti

media di tutta la materia (ed energia) presente nel

un solo grammo di materia in un volume cento

attrazione gravitazionale complessiva della materia agisce come un freno

media; e quindi, quanta materia ed energia contiene complessivamente

fosse nascosta tutta la materia mancante. ¶ Ancora una volta

la maggior parte della materia presente nell’universo sia

caccia a questa inafferrabile “materia oscura” è diventata ancora

la maggior parte della materia presente nell’universo non

una gran quantità di materia non visibile a fare

che doveva esserci molta materia oscura nell’ammasso della

sembravano indicare che la materia non visibile fosse il

ammassi di galassie. ¶ La materia oscura fu ignorata fino

limitatamente all’ipotesi della materia oscura) fu Vera Rubin

determinare la distribuzione di materia nelle galassie, allo stesso

la maggior parte della materia è addensata nel nucleo

la maggior parte di materia non visibile, le curve

degli astronomi per la materia oscura era che essa

massa di tutta la materia luminosa nell’universo, si

un alone sferico di materia oscura poteva spiegare perfettamente

al nuovo paradigma della materia oscura. L’universo che

d’ombra, popolata da materia che era riuscita fino

sfuggire alle osservazioni. Era materia che sembrava onnipresente: nelle

cosa: che razza di materia poteva riuscire a nascondersi

che non tutta la materia presente nell’universo emetta

esistano grandi quantità di materia non visibile, sotto forma

adeguata al problema della materia oscura. Ce n’erano

La speranza che la materia oscura fosse semplicemente materia

materia oscura fosse semplicemente materia di tipo ordinario, ma

da grosse concentrazioni di materia. Concentrazioni di materia, ancora

di materia. Concentrazioni di materia, ancora una volta, invisibili

disomogeneità nella distribuzione di materia. Niente del genere sembrava

Eppure, grandi quantità di materia sembravano davvero indotte a

guardare al problema della materia oscura seriamente, e soprattutto

fatto era che la materia oscura sembrava onnipresente nell

abbondante in rapporto alla materia luminosa man mano che

super-concentrazioni invisibili di materia che davano vita a

bisognava addirittura che la materia oscura fosse la quasi

meno plausibile che la materia oscura avesse le stesse

che la densità di materia sia prossima al valore

comprendere gli stati della materia in modo più sofisticato

che ancora regnava in materia il fatto che nella

il modello atomico della materia, all’inizio del XX

perfettamente la composizione della materia che ci è familiare

la composizione chimica della materia non solo nei laboratori

atomi – e quindi la materia – sono fatti prevalentemente di

continui a compattare la materia in un catastrofico effetto

nuclei stellari. Tra la materia di cui siamo fatti

semplicemente fatti della stessa materia di cui sono fatte

grosso della massa della materia atomica, visto che gli

tutti. Non c’è materia di tipo atomico che

quella che otteniamo dalla materia luminosa, mostrando che, come

spiegare il mistero della materia oscura. La massa che

Siamo fatti della stessa materia di cui sono fatte

ma non della stessa materia di cui sembra fatta

la componente atomica, la materia che ci è familiare

che questa seppur scarsa materia atomica ha rischiato di

aspetto alle particelle di materia ordinaria, ma con carica

che l’annichilazione tra materia e antimateria faccia andare

regioni circostanti, fatte di materia, dovrebbero essere liberate grandi

come l’annichilazione tra materia e antimateria produce energia

su una certa “bomba materia-antimateria” costruita nei laboratori

un mondo fatto di materia – è un tantino complicata

nemmeno una particella di materia. Materia e antimateria sarebbero

una particella di materia. Materia e antimateria sarebbero scomparse

presenza di tutta la materia nell’universo, e quindi

lieve asimmetria iniziale tra materia e antimateria. (Un’altra

dall’inizio solo di materia, ma questa è una

esatto dell’asimmetria tra materia e antimateria, per quanto

preferenza in favore della materia nell’universo primordiale fosse

spiegare la prevalenza della materia sull’antimateria, la violazione

parte di tutta la materia osservata nell’universo. Esistono

come l’esistenza della materia nell’universo, è quindi

sa spiegare completamente. La materia che osserviamo nel cosmo

molto più grande di materia e antimateria, andata completamente

cosa rispetto a una materia ancora più misteriosa, che

l’unico tipo di materia esistente nell’universo, e

anzi questo tipo di materia fosse del tutto marginale

inesplorata. ¶ Cosa sappiamo della materia oscura? Possiamo trovare un

ogni altro tipo di materia, è normale immaginare che

immaginare che anche la materia oscura sia fatta di

cosa più ovvia: la materia oscura è, appunto, oscura

facilmente radiazione elettromagnetica. ¶ La materia oscura non può essere

con il resto della materia, se non attraverso la

effetti, più che di materia oscura – un termine che

dovrebbe forse parlare di materia trasparente, una sostanza invisibile

attraversare il resto della materia senza conseguenze.) ¶ Quando gli

atomi, e quindi la materia ordinaria. Perché mai c

continuazione. Effimeri frammenti di materia venivano creati nelle collisioni

tra altri frammenti di materia, fragili schegge che nascevano

impiegati per costruire la materia che ci circonda, ma

componenti più massicci della materia, il protone e il

stabili da formare la materia ordinaria: il protone e

simmetria nella composizione della materia: ci sono sei quark

nel descrivere tutta la materia che ci circonda e

decifrare l’enigma della materia oscura. Purtroppo, però, c

ruolo di particella di materia oscura. ¶ E qui entrò

candidato come particella di materia oscura. La massa dei

osservazioni di come la materia tende a distribuirsi su

ricostruire la distribuzione della materia (almeno limitatamente alla sua

da cui tutta la materia sembra essere stata trascinata

vedere della distribuzione di materia rivela una rete di

osservabile, la distribuzione di materia diventa priva di forma

del modello cosmologico: quanta materia c’è e di

della misteriosa particella di materia oscura che, nell’ombra

origine la distribuzione di materia odierna siano stati gettati

descrive il comportamento della materia su scale microscopiche. Secondo

gravità ha aggregato la materia che ha finito per

dell’ipotetica particella di materia oscura. Quando i cosmologi

candidati al ruolo di materia oscura in due grandi

due grandi classi: la materia oscura di tipo caldo

muovono le particelle di materia oscura. Particelle di piccola

due diversi tipi di materia oscura. ¶ Il neutrino è

la tipica particella di materia oscura calda. Come abbiamo

abbiamo già anticipato, la materia oscura calda non è

cosmo. Nelle simulazioni contenenti materia oscura calda, le strutture

strutture era guidata dalla materia oscura di tipo freddo

portava ad aggregare la materia dal basso verso l

anni Novanta, quindi, la materia oscura calda fu abbandonata

spiegare il mistero della materia oscura. Bisognava mettersi a

formare il grosso della materia dell’universo fu WIMP

e oscuri fatti di materia ordinaria). Ma a parte

di costituenti elementari della materia mai osservati fino a

la composizione elementare della materia conosciuta. Tuttavia, c’era

particelle che compongono la materia sono di un tipo

particelle che costituiscono la materia ordinaria, ed esse sono

spiegare il mistero della materia oscura. In effetti, secondo

sempre il mistero della materia oscura. Se, nonostante tutti

Dando la caccia alla materia oscura, stiamo forse inseguendo

teniamo conto solo della materia che riusciamo a osservare

universo deve esserci tanta materia strana, che non si

massa visibile. Senza la materia oscura, le galassie a

il caso, allora la materia oscura poteva essere considerata

di grandi quantità di materia invisibile. Il nuovo parametro

i modelli basati sulla materia oscura avevano le loro

esempio sembrava che la materia oscura tendesse a raggiungere

ai modelli basati sulla materia oscura. ¶ Non che la

modello (nel caso della materia oscura, invece, si poteva

il paradigma basato sulla materia oscura, nonostante i quesiti

Nel frattempo, la misteriosa materia oscura veniva tirata in

disomogeneità nella distribuzione di materia primordiale era una conquista

ancora una volta alla materia oscura. Doveva esistere, nell

Doveva esistere, nell’universo, materia di tipo diverso dagli

tipo diverso dagli atomi, materia che potesse essere passata

da un plasma incandescente. Materia indifferente ad ogni interazione

la via tracciata dalla materia oscura, cadendo sotto il

natura completamente diversa dalla materia di cui sono fatte

insieme queste strutture, la materia oscura, doveva essere fatto

diversa da quello della materia luminosa ordinaria. Se si

calcolatore, facendo giocare la materia del cosmo secondo le

la sola aggiunta della materia oscura. Era quindi impossibile

ma, al contrario della materia oscura, non riusciva a

diretta dell’esistenza della materia oscura. Come si era

un massiccio alone di materia oscura) in un diametro

farebbe concludere la sola materia che riusciamo a vedere

una ulteriore componente di materia oscura di tipo non

ammassi il rapporto tra materia ordinaria (di tutti i

gas atomico diffuso) e materia oscura (ovvero, presumibilmente, di

l’universo) mentre la materia oscura arriva intorno al

c’è molta più materia oscura di tipo sconosciuto

di grandi quantità di materia invisibile. Per esempio, immaginiamo

curvata dalla concentrazione di materia che forma l’ammasso

la distribuzione complessiva della materia nell’ammasso. Questo tipo

una enorme quantità di materia oscura e, se quello

è la forma di materia più abbondante nell’universo

indizi della presenza di materia oscura non atomica negli

osservazioni senza ricorrere alla materia oscura. Come mai, invece

diretta dell’esistenza della materia oscura negli ammassi? ¶ Normalmente

fosse successo all’eventuale materia oscura non atomica in

comportamento della componente di materia oscura, gli astronomi hanno

che la componente di materia invisibile c’era davvero

dubbi sull’esistenza della materia oscura. Tuttavia, come è

oltre al gas, altra materia difficile da osservare, sebbene

con la presenza di materia del tipo consueto, mentre

galassie, dovesse esserci molta materia nascosta, sebbene del tipo

più dalla parte della materia oscura di tipo non

indiretta della presenza di materia oscura non atomica all

di fantomatiche particelle di materia oscura da altri processi

solo il mistero della materia oscura, ma anche a

origine dell’asimmetria tra materia e antimateria. ¶ Mentre PAMELA

agile, cercano tracce della materia oscura attraverso lo studio

interazione delle particelle di materia oscura con la materia

materia oscura con la materia ordinaria. Grandi quantità di

al Sole, attraversasse la materia oscura presente nell’alone

da un “vento” di materia oscura: ma certamente è

che le particelle di materia oscura vengano prodotte “artificialmente

alle elusive particelle di materia oscura. ¶ Qualcuno di questi

soltanto facendo ricorso a materia sconosciuta, cinque volte più

volte più abbondante della materia ordinaria. ¶ Forse la vittoria

nella battaglia con la materia oscura è dietro l

unico la distribuzione di materia ed energia che costituiva

tutto il resto della materia dell’universo. In particolare

universi vuoti, privi di materia o energia al loro

una quantità finita di materia e avere un volume

una quantità finita di materia, in ossequio al principio

restrizioni sulla quantità di materia presente al suo interno

che la distribuzione di materia nell’universo fosse quasi

una distribuzione uniforme di materia al suo interno, non

divino che impedisse alla materia di collassare sotto l

tempo alla distribuzione di materia ed energia. Il motivo

e si muove la materia, ma allo stesso tempo

tempo la distribuzione di materia altera la geometria dello

che l’influenza della materia sembrava condurre inesorabilmente l

opponesse alla tendenza della materia verso il collasso. In

al suo contenuto di materia. È probabile che Einstein

connessione tra geometria e materia introdotta dalla relatività generale

legge di gravità è materia per gli storici della

infinita e omogenea di materia nell’universo era insostenibile

una distribuzione infinita di materia. Questa era peraltro una

una distribuzione infinita di materia senza per questo ottenere

anche in assenza di materia. Era cioè possibile trovare

curvo in assenza di materia era stata del tutto

ragionevole in assenza di materia sembrava motivo sufficiente per

che esso evidentemente conteneva materia: eppure avrebbe potuto essere

caso in cui la materia fosse talmente rarefatta da

una distribuzione omogenea di materia, senza costante cosmologica, lo

perturbazione nella distribuzione di materia per farlo precipitare rovinosamente

L’universo reale conteneva materia, e sembrava espandersi. Il

universo di Einstein conteneva materia e aveva una costante

espandeva, ma non conteneva materia. Quello di Friedman e

Lemaître si espandeva, conteneva materia, e poteva fare a

Friedman e Lemaître, contenente materia, e con costante cosmologica

gestire una distribuzione di materia infinita senza incorrere nei

cui la densità della materia era esattamente pari a

piatto, composto di sola materia e radiazione, e con

il contenuto complessivo di materia di un universo che

la densità media della materia contenuta nell’universo era

ottenere un inventario della materia presente nell’universo, attraverso

gravitazionale di tutta la materia contenuta nell’universo doveva

l’universo contiene soltanto materia (o radiazione elettromagnetica di

la densità media della materia, la geometria dello spazio

tra geometria, densità di materia e destino del cosmo

di attrazione esercitata dalla materia e la repulsione introdotta

solo un nucleo di materia incredibilmente densa e compatta

non c’era abbastanza materia (anche contando quella oscura

la densità media di materia era intorno al venti

osservazioni della distribuzione di materia su grande scala. Anche

una grande quantità di materia invisibile, mancava ancora almeno

solo, forse, l’elusiva materia oscura. C’era anche

un’equivalenza totale tra materia ed energia. L’energia

gravitazionale. La densità di materia raccolta in strutture poteva

era solo bisogno di materia oscura di tipo ignoto

di qualunque forma di materia o di energia? E

indipendenti dalla distribuzione di materia al suo interno. La

cosmologiche in assenza di materia o energia ma in

era tolta tutta la materia da una regione di

di mezzo tutta la materia, fino all’ultimo infinitesimo

è alcuna differenza tra materia ed energia, quindi bisognerebbe

cancellato ogni traccia di materia o di energia da

cancellare ogni traccia di materia, in quello stesso volume

a livello microscopico, di materia ed energia, e non

cioè completamente priva di materia, e allo zero assoluto

modo in cui la materia si addensa in strutture

radicalmente da quella della materia ordinaria. Immaginiamo, per iniziare

pistone riempito da normale materia sotto forma di gas

caratteristiche così diverse dalla materia ordinaria, cambia completamente le

che avviene con la materia ordinaria, che si diluisce

la totale assenza di materia e radiazione), ma la

protoni che costituiscono la materia ordinaria. Era un problema

per produrre tutta la materia e per riscaldare l

componenti del cosmo: la materia e la radiazione elettromagnetica

incomprensibile della già enigmatica materia oscura aumenta l’incertezza

una estensione infinita di materia. ¶ Il modello di Einstein

riguardava il moto della materia su grande scala, un

suo contenuto complessivo di materia, misurato nei termini della

della densità media della materia nell’universo attuale, e

a diminuire, e la materia che riempie il cosmo

in un’espansione. La materia presente nell’universo, distrutta

non c’era abbastanza materia nell’universo per raggiungere

totale contribuisce tanto la materia, che tende a rallentare

attuali della densità di materia e dell’energia del

con bassa densità di materia (anche se, qualitativamente, le

Mentre la densità di materia diminuisce con l’espansione

cui la densità di materia sarà diminuita al punto

odierni della densità di materia e dell’energia del

espansione decelerata (guidata dalla materia) e quella accelerata (guidata

rispetto alla densità di materia, restando quindi completamente nascosto

già successo con la materia oscura, introdotta per interpretare

tempo il ruolo di materia oscura (richiesta nelle strutture

rispetto a quelle della materia e della radiazione. I

schiacciante della presenza di materia oscura in quelle strutture

tridimensionali della distribuzione di materia oscura in regioni di

causata dalla presenza di materia non visibile permette una

diluizione della densità di materia e, di conseguenza, altera

chiarire il problema della materia oscura senza tenere presente

i costituenti fondamentali della materia non siano particelle, bensì

postulare l’esistenza della materia oscura, o la difficoltà

difficoltà di reperire sufficiente materia ed energia per raggiungere

una distribuzione uniforme di materia e radiazione elettromagnetica, alterata

disomogeneità nella distribuzione di materia, di cui non si

una qualche forma di materia, sebbene di un tipo

tipo molto diverso dalla materia atomica di cui siamo

che nessun tipo di materia o energia può fare

Dare un volto alla materia e all’energia oscura

inesplorata. ¶ L’enigma della materia e dell’energia oscura

qualcosa in più sulla materia oscura presente nell’universo

ipotizzare che esista anche materia di tipo completamente diverso

l’origine di questa materia oscura, inclusa la possibilità

distanza su tutta la materia, non solo qui sulla

epoca più disinvolta in materia di princìpi occulti. Newton

tutto il resto della materia (così in cielo, come

primordiale, completamente priva di materia e radiazione, in cui