Per ogni azione c'è un'azione uguale e contraria. Questa formulazione della terza legge di Newton ha due conseguenze molto importanti: in primo luogo, c'è una quantità fisica che è sempre preservata nell'universo (quantità di moto), e in secondo luogo, le leggi della fisica sono le stesse indipendentemente dalla tua posizione nello spazio. Sembrerebbe che bastino poche parole, ma in realtà sono colossali, perché se vuoi forzare, ad esempio, un dispositivo per cambiare movimento, devi spingerlo con qualcosa.
Potrebbe trattarsi di scarichi di razzi, pneumatici contro la strada, ruote di treni su rotaie o persino fotoni che rimbalzano su una vela. L'unica cosa proibita è il cosiddetto inercoide, moto senza reazione: azione senza reazione. Questo è ciò che si dice che sia EMDrive, un motore spaziale "impossibile" che ha recentemente superato i test della NASA. Se funziona davvero come pubblicizzato, sta infrangendo le leggi della fisica. Ma c'è anche una possibile scappatoia: forse c'è una reazione, semplicemente non l'abbiamo trovata. È possibile che ci sia opposizione, ma è associata alla materia oscura.
Secondo il modello standard della cosmologia, la maggior parte della materia nell'universo non è sotto forma di atomi o altre particelle conosciute. No, la stragrande maggioranza della massa - con una differenza di 5 a 1 - è materia oscura. La materia oscura non si scontra, non si annichilisce e non interagisce più con se stessa o con altra materia ordinaria in nessuna circostanza nota, ad eccezione dell'influenza gravitazionale. 13,8 miliardi di anni dopo, ha formato una rete cosmica gigantesca e diffusa di strutture gravitazionali e enormi aloni sferici di oltre un milione di anni luce di diametro che fiancheggiano galassie come la nostra. La materia oscura permea ogni centimetro quadrato della nostra galassia, compreso ogni oggetto sulla Terra, anche i nostri corpi, anche se in piccole quantità.
In determinate condizioni, tuttavia, la materia oscura può essere persuasa a interagire con se stessa o con la materia ordinaria, a seconda della sua natura. Se la materia oscura è costituita da WIMP (WIMP, una particella massiccia che interagisce debolmente), il prodotto della sua annichilazione potrebbe essere rilevato dai rivelatori. Se è costituito da particelle di assioni molto leggere e di piccola massa, può combinarsi con i fotoni in determinate condizioni. Uno degli esperimenti volti a trovare gli assioni è noto come ADMX: l'esperimento dell'assione della materia oscura. Nel 1983, il fisico Pierre Sikivi ha inventato l'aloscopio assione, sfruttando il fatto che una coppia assione-fotone può essere amplificata in determinate condizioni all'interno di una cavità elettromagnetica. Vent'anni dopo, ADMX è nato da questo studio e da allora gli scienziati hanno cercato assioni utilizzando questo metodo.
Ad oggi, purtroppo, la loro ricerca non è stata ancora coronata da successo. Forse gli assioni non esistono o, se non sono materia oscura, potrebbero avere parametri diversi per i quali ADMX non è abbastanza sensibile. È del tutto possibile che diverse cavità elettromagnetiche con proprietà diverse possano attivare interazioni con gli assioni. Forse possono verificarsi interazioni fotone-assione e la cavità con i parametri richiesti ha portato alla dispersione degli assioni nella direzione preferita. È improbabile, ma abbastanza accettabile, che EMDrive sia una tale cavità.
Come funziona? In un dato momento nel tempo, le particelle di materia oscura attraversano tutte le aree dello spazio, senza essere vincolate dalla presenza di materia o altre particelle del Modello Standard. Nella cavità elettromagnetica, i fotoni di una certa frequenza saltano in tutte le direzioni, mantenendo lo slancio e non creando spinta. Ma se i fotoni si muovono in una certa direzione, ad esempio sul retro della cavità, possono entrare in collisione con particelle di materia oscura e questo sarà:
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- Il fotone cambia quantità di moto e si muove "un po 'meno indietro" e "un po' più avanti" di quanto non fosse prima della collisione con una particella di materia oscura.
- Il fotone entra in collisione con la parete della cavità, da essa riflette e trasmette un impulso in avanti per la cavità stessa.
- Una particella di materia oscura riceve un impulso proprio nella direzione opposta: indietro.
- La quantità di moto è preservata perché la materia oscura la trasporta, uguale e di grandezza opposta a quella che assorbe la cavità.
Se questo è ciò che accade, allora questa è una vera svolta. Poiché la materia oscura è ovunque, avremmo solo bisogno di una fonte di energia - non di carburante - per viaggiare attraverso la galassia, perché in qualsiasi punto dello spazio troveremo abbastanza materia oscura. Ciò significa che riceveremo un metodo per rilevare la materia oscura che si scontra accidentalmente con le nostre particelle e quindi confermare la sua esistenza. E, cosa più importante, tutto ciò non viola le leggi della fisica, perché lo slancio è conservato.
I risultati del test EMDrive devono ancora essere dimostrati. Esistono molte potenziali fonti di errore e le misurazioni stesse indicano una grande incertezza sulla quantità di spinta prodotta. Non è ancora chiaro se esista davvero una spinta senza reazione o se esista una reazione che non abbiamo ancora trovato.
E anche la spiegazione che coinvolge la materia oscura sarà dubbia, poiché richiede molte incognite. Ma se EMDrive funziona davvero usando l'energia oscura e il mistero della materia oscura viene risolto una volta per tutte nel modo più inaspettato, sarà incredibile.
ILYA KHEL
