Le stelle di neutroni come laboratorio per studiare la materia a densità estreme: ricercatori dell’Università di Pisa risolvono il cosiddetto “hyperon puzzle”

Le stelle di neutroni sono gli oggetti macroscopici più densi dell'universo e rappresentano degli incomparabili laboratori naturali per investigare i costituenti della materia e le loro interazioni in condizioni fisiche estreme che non possono essere realizzate in nessun laboratorio terrestre. La struttura di questi corpi celesti è assai complessa ed in parte non completamente nota. Secondo gli scienziati, nella regione più interna della stella, il cosiddetto core, oltre ai neutroni e ai protoni (detti collettivamente nucleoni), sarebbero presenti altre particelle subatomiche fra cui gli iperoni. Questi ultimi sono appunto i protagonisti dello studio che Ignazio Bombaci e Domenico Logoteta dell’Università di Pisa hanno svolto in collaborazione con Isaac Vidaña della Sezione di Catania dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. La ricerca, appena pubblicata sull’European Physical Journal, propone infatti una soluzione del cosiddetto “hyperon puzzle”, un paradosso scientifico che riguarda la relazione fra la massa delle stelle di neutroni e la presenza di iperoni al loro interno. Ci sono infatti delle stelle di neutroni la cui massa misurata è più grande di quanto previsto teoricamente considerata la presenza degli iperoni. Queste particelle infatti rendono la materia “più soffice” e di conseguenza diminuiscono la massa limite al di sopra della quale una stella di neutroni collassa in un buco nero.
Per spiegare il puzzle i fisici dell’Ateneo pisano hanno quindi ipotizzato la presenza di una forza a tre corpi fra nucleoni e iperoni che avrebbe un duplice effetto sulle proprietà della materia stellare: fa sì che gli iperoni si formino nel core stellare a densità più alte e inoltre ne riduce notevolmente la concentrazione.
“Questi due effetti combinati – conclude il professor Ignazio Bombaci – fanno aumentare la pressione all’interno della stella, ossia fanno diventare “più dura” la materia stellare il che rende possibile ottenere stelle iperoniche, cioè stelle di neutroni contenenti iperoni, che hanno masse in accordo con i valori misurati, risolvendo in tal modo l’hyperon puzzle”.