Scienza relativa al prossimo interferometro basato sullo spazio
Le transizioni di fase sono onnipresenti in natura. L'ebollizione dell'acqua che si trasforma in vapore e l'emergere della superconduttività rappresentano due esempi di questo fenomeno fisico. In maniera interessante, tale fenomeno può essere di livello cosmologico. Intere regioni dell'universo possono eseguire una transizione da uno stato a altro. Il progetto EWPTBSM (The electroweak phase transition beyond the Standard Model), finanziato dall'UE, ha posto i propri sforzi sulle transizioni di fase del primo ordine che avvengono in ambito cosmologico. Questi processi procedono attraverso la nucleazione di bolle in una fase metastabile. Espandendosi, le bolle si scontrano a vicenda. Questa sequenza di eventi fornisce un obiettivo attraente per l'antenna spaziale ELISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna). Il team ha studiato il potenziale delle configurazioni sperimentali più promettenti per rilevare le onde gravitazionali derivanti dalle transizioni di fase del primo ordine. Le transizioni di fase del primo ordine sono stati previste in molti scenari che superano il modello standard della fisica delle particelle. Queste possono essere legate alla produzione dell'asimmetria barionica osservata, alla natura della materia oscura oppure possono rappresentare un sottoprodotto di un esteso settore scalare. Le conclusioni dello studio EWPTBSM dipendono sensibilmente dalla configurazione sperimentale. Tuttavia, gli scienziati hanno valutato i contributi dovuti a collisioni relative alle bolle, turbolenza magnetoidrodinamica e onde sonore, in relazione all'ambiente stocastico delle onde gravitazionali. La sensibilità inerente alle onde gravitazionali presenti nello spazio, in relazione alle transizioni di fase nel cosmo, è stata calcolata in modo indipendente dai modelli per vari progetti di rivelatore. L'applicazione dei risultati su modelli specifici ha dimostrato che ciò potrebbe sondare scenari oltre il modello standard, offrendo così la predizione delle transizioni di fase nell'universo primordiale. Attualmente, l'Agenzia spaziale europea svolge uno studio di progettazione per definire la configurazione più scientificamente promettente dell'antenna spaziale ELISA. Il potenziale scientifico di ogni possibile configurazione è in fase di analisi e successivo esame. I risultati del progetto EWPTBSM impostano un punto di riferimento per la stima dello spettro relativo alle onde gravitazionali.
Parole chiave
Modello standard, EWPTBSM, transizioni di fase nel cosmo, ELISA, onde gravitazionali
