L'Esperimento CERN Conferisce Forte Sostegno al Campo Magnetico Intergalattico Diffuso per Risolvere il Mistero dei Raggi Gamma Mancanti

Un team internazionale di scienziati ha compiuto un passo avanti significativo nell'astrofisica sperimentale, riuscendo a riprodurre in laboratorio le condizioni estreme tipiche dei getti cosmici altamente energetici. Sfruttando l'acceleratore Super Proton Synchrotron (SPS) del CERN a Ginevra, i ricercatori hanno generato "sfere di fuoco" di plasma per indagare su un enigma cosmico di lunga data: la misteriosa sparizione dei raggi gamma ad alta energia durante il loro viaggio attraverso lo spazio intergalattico. Questa ricerca cruciale, i cui dettagli sono stati pubblicati il 3 novembre 2025 nei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), funge da ponte essenziale tra la cosmologia teorica e la sperimentazione terrestre concreta, offrendo una prospettiva inedita su fenomeni che avvengono a miliardi di anni luce di distanza.

L'indagine si è concentrata sui blazar, galassie attive caratterizzate dalla presenza di buchi neri supermassicci che proiettano potenti fasci di particelle e radiazioni diretti verso la Terra a velocità prossime a quella della luce. Questi getti sprigionano intensi raggi gamma con energie nell'ordine dei teraelettronvolt (TeV). Secondo i modelli fisici attuali, ci si aspetta che, durante il loro percorso attraverso il vuoto cosmico, tali raggi interagiscano con la luce di fondo, innescando la creazione di coppie elettrone-positrone. Queste coppie, a loro volta, dovrebbero produrre un'emissione secondaria di raggi gamma a energia inferiore (GeV) disperdendosi sullo sfondo cosmico a microonde. Nonostante le previsioni, gli strumenti spaziali dedicati, tra cui il celebre satellite Fermi, non riescono sistematicamente a rilevare questa emissione secondaria attesa, lasciando gli astrofisici di fronte a un profondo e persistente interrogativo.

Per colmare questo divario osservativo, la comunità scientifica ha proposto due scenari principali. Il primo scenario ipotizza che campi magnetici deboli, ma onnipresenti, permeino il mezzo intergalattico, deviando in modo sottile le traiettorie delle coppie di particelle appena create. Il secondo scenario, invece, suggerisce che i fasci di particelle diventino instabili attraversando il rado materiale cosmico, generando campi magnetici auto-rinforzanti che causano la rapida dissipazione della loro energia. Il team di ricerca, frutto di una collaborazione strategica che ha coinvolto l'Università di Oxford e la Central Laser Facility (CLF) dell'STFC, ha deciso di testare direttamente queste ipotesi utilizzando la struttura HiRadMat del CERN. L'esperimento ha simulato la propagazione di una cascata guidata da un blazar: hanno generato coppie elettrone-positrone tramite l'SPS e le hanno convogliate attraverso un plasma ambientale lungo un metro, replicando le condizioni del plasma intergalattico.

I risultati ottenuti dalle misurazioni sperimentali sono stati netti e illuminanti. È stato osservato che il fascio di coppie è rimasto eccezionalmente stretto e quasi perfettamente parallelo, evidenziando una prova minima, se non nulla, di instabilità dirompente o della formazione di campi magnetici auto-generati. Questo dato empirico suggerisce con forza che le instabilità fascio-plasma non rappresentano la causa primaria della mancata rilevazione dei raggi gamma in GeV. Di conseguenza, il lavoro fornisce un sostanziale supporto all'ipotesi alternativa, quella che chiama in causa l'esistenza di campi magnetici esterni. Il Professor Gianluca Gregori dell'Università di Oxford, che ha guidato la ricerca, ha rimarcato come questi sforzi di laboratorio riescano a connettere in modo tangibile la teoria astratta con l'osservazione concreta, migliorando significativamente la nostra comprensione di fenomeni astrofisici che si svolgono a distanze siderali.

L'implicazione più rilevante di questa scoperta è il forte avallo all'esistenza di un campo magnetico intergalattico pervasivo. Questo campo potrebbe non essere solo una soluzione al mistero dei raggi gamma, ma anche un'antica vestigia, una sorta di fossile cosmico, risalente ai primissimi istanti di vita dell'universo. Il successo dell'esperimento sposta ora il focus della ricerca: non si tratta più solo di spiegare l'assenza dei raggi gamma, ma di comprendere l'origine e l'evoluzione di questo magnetismo cosmico. La stabilità osservata in laboratorio, che presuppone l'esistenza di un'impalcatura magnetica esterna, spinge ora gli scienziati a indagare la fonte iniziale di tale campo, interpretando questa struttura cosmica come un indizio fondamentale per decifrare le condizioni iniziali dell'universo stesso.