What is dark matter ? / Cos'è la materia oscura?

 What is dark matter ? / Cos'è la materia oscura?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Dark matter is a form of matter thought to account

 for approximately 85% of the matter in the

 universe and about 27% of its total mass–energy

 density or about 2.241×10−27 kg/m3. In the

 standard Lambda-CDM model of cosmology, the

 total mass–energy of the universe contains 5%

 ordinary matter and energy, 27% dark matter and

 68% of a form of energy known as dark energy.

Its presence is implied in a variety of astrophysical

 observations, including gravitational effects that

 cannot be explained by accepted theories of gravity

 unless more matter is present than can be seen. For

 this reason, most experts think that dark matter is

 abundant in the universe and that it has had a

 strong influence on its structure and evolution.

Dark matter is called dark because it does not

 appear to interact with the electromagnetic field,

 which means it does not absorb, reflect or emit

 electromagnetic radiation, and is therefore difficult

 to detect.

Primary evidence for dark matter comes from

 calculations showing that many galaxies would fly

 apart, or that they would not have formed or would

 not move as they do, if they did not contain a large

 amount of unseen matter.

Other lines of evidence include observations in

 gravitational lensing and in the cosmic microwave

 background, along with astronomical observations

 of the observable universe’s current structure, the

 formation and evolution of galaxies, mass location

 during galactic collisions, and the motion of

 galaxies within galaxy clusters.

Most dark matter is thought to be non-baryonic in

 nature; it may be composed of some as-yet

 undiscovered subatomic particles. The primary

 candidate for dark matter is some new kind of

 elementary particle that has not yet been

 discovered, in particular, weakly interacting

 massive particles (WIMPs).

Because dark matter has not yet been observed

 directly, if it exists, it must barely interact with

 ordinary baryonic matter and radiation, except

 through gravity.

Many experiments to directly detect and study dark

 matter particles are being actively undertaken, but

 none have yet succeeded. Dark matter is classified

 as “cold”, “warm”, or “hot” according to its

 velocity (more precisely, its free streaming length).

 Current models favor a cold dark matter scenario,

 in which structures emerge by gradual

 accumulation of particles.

If dark matter is made up of sub-atomic particles,

 then millions, possibly billions, of such particles

 must pass through every square centimeter of the

 Earth each second. Many experiments aim to test

 this hypothesis. Although WIMPs are popular

 search candidates, the Axion Dark Matter

 Experiment (ADMX) searches for axions. Another

 candidate is heavy hidden sector particles which

 only interact with ordinary matter via gravity.

Because dark matter has not yet been conclusively

 identified, many other hypotheses have emerged

 aiming to explain the observational phenomena

 that dark matter was conceived to explain. The

 most common method is to modify general

 relativity.

General relativity is well-tested on solar system

 scales, but its validity on galactic or cosmological

 scales has not been well proven. A suitable

 modification to general relativity can conceivably

 eliminate the need for dark matter. The best-known

 theories of this class are MOND and its relativistic

 generalization tensor-vector-scalar gravity

 (TeVeS), f(R) gravity, negative mass, dark fluid,

 and entropic gravity. Alternative theories abound.

A problem with alternative hypotheses is

 observational evidence for dark matter comes from

 so many independent approaches (see the

 “observational evidence” section above).

 Explaining any individual observation is possible

 but explaining all of them is very difficult.

Nonetheless, there have been some scattered

 successes for alternative hypotheses, such as a

 2016 test of gravitational lensing in entropic

 gravity and a 2020 measurement of a unique

 MOND effect.

The prevailing opinion among most astrophysicists

 is while modifications to general relativity can

 conceivably explain part of the observational

 evidence, there is probably enough data to

 conclude there must be some form of dark matter.

ITALIANO

La materia oscura è una forma di materia che si

 pensa rappresenti circa l'85% della materia

 nell'universo e circa il 27% della sua densità totale

 di massa-energia o circa 2.241×10−27 kg/m3. Nel

 modello cosmologico Lambda-CDM standard, la

 massa-energia totale dell'universo contiene il 5% di

 materia ed energia ordinarie, il 27% di materia

 oscura e il 68% di una forma di energia nota come

 energia oscura.

La sua presenza è implicita in una varietà di

 osservazioni astrofisiche, compresi gli effetti

 gravitazionali che non possono essere spiegati

 dalle teorie accettate della gravità a meno che non

 sia presente più materia di quanta se ne possa

 vedere. Per questo motivo, la maggior parte degli

 esperti ritiene che la materia oscura sia abbondante

 nell'universo e che abbia avuto una forte influenza

 sulla sua struttura ed evoluzione.

La materia oscura è chiamata oscura perché sembra

 non interagire con il campo elettromagnetico, il

 che significa che non assorbe, riflette o emette

 radiazioni elettromagnetiche, ed è quindi difficile

 da rilevare.

La prova primaria della materia oscura proviene da

 calcoli che mostrano che molte galassie si

 separerebbero, o che non si sarebbero formate o

 non si muoverebbero come fanno, se non

 contenessero una grande quantità di materia

 invisibile.

Altre linee di evidenza includono osservazioni nel

 lensing gravitazionale e nel fondo cosmico a

 microonde, insieme alle osservazioni astronomiche

 della struttura attuale dell'universo osservabile, la

 formazione e l'evoluzione delle galassie, la

 posizione della massa durante le collisioni

 galattiche e il movimento delle galassie all'interno

 degli ammassi di galassie.

Si pensa che la maggior parte della materia oscura

 sia di natura non barionica; potrebbe essere

 composto da alcune particelle subatomiche non

 ancora scoperte. Il candidato principale per la

 materia oscura è un nuovo tipo di particella

 elementare che non è stata ancora scoperta, in

 particolare le particelle massicce a interazione

 debole (WIMP).

Poiché la materia oscura non è stata ancora

 osservata direttamente, se esiste, deve interagire a

 malapena con la normale materia barionica e le

 radiazioni, se non attraverso la gravità.

Molti esperimenti per rilevare e studiare

 direttamente le particelle di materia oscura

 vengono attivamente intrapresi, ma nessuno è

 ancora riuscito. La materia oscura è classificata

 come "fredda", "calda" o "calda" in base alla sua

 velocità (più precisamente, alla sua lunghezza di

 flusso libero). I modelli attuali favoriscono uno

 scenario di materia oscura fredda, in cui le strutture

 emergono dal graduale accumulo di particelle.

Se la materia oscura è costituita da particelle

 subatomiche, allora milioni, forse miliardi, di tali

 particelle devono attraversare ogni centimetro

 quadrato della Terra ogni secondo. Molti

 esperimenti mirano a verificare questa ipotesi.

 Sebbene i WIMP siano candidati di ricerca

 popolari, l'Axion Dark Matter Experiment

 (ADMX) cerca gli assioni. Un altro candidato sono

 le particelle pesanti del settore nascosto che

 interagiscono solo con la materia ordinaria tramite

 la gravità.

Poiché la materia oscura non è stata ancora

 identificata in modo definitivo, sono emerse molte

 altre ipotesi volte a spiegare i fenomeni osservativi

 che la materia oscura è stata concepita per

 spiegare. Il metodo più comune è modificare la

 relatività generale.

La relatività generale è ben testata su scala del

 sistema solare, ma la sua validità su scala galattica

 o cosmologica non è stata ben dimostrata. Una

 modifica adeguata alla relatività generale può

 plausibilmente eliminare la necessità della materia

 oscura. Le teorie più note di questa classe sono

 MOND e la sua generalizzazione relativistica

 gravità tensore-vettore-scalare (TeVeS), gravità

 f(R), massa negativa, fluido oscuro e gravità

 entropica. Le teorie alternative abbondano.

Un problema con ipotesi alternative è che le prove

 osservative per la materia oscura provengono da

 così tanti approcci indipendenti 

. Spiegare ogni singola osservazione è possibile, ma

 spiegarle tutte è molto difficile.

Tuttavia, ci sono stati alcuni successi sparsi per

 ipotesi alternative, come un test del 2016 sulla

 lente gravitazionale nella gravità entropica ed una

 misurazione del 2020 di un effetto MOND unico.

L'opinione prevalente tra la maggior parte degli

 astrofisici è che mentre le modifiche alla relatività

 generale possono plausibilmente spiegare parte

 delle prove osservative, probabilmente ci sono dati

 sufficienti per concludere che deve esserci una

 qualche forma di materia oscura.

Da:

https://www.freeastroscience.com/2021/03/what-is-dark-matter.html