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Tre esperimenti a caccia della materia scura

Gli scienziati sanno bene che la materia scura è là fuori e rappresenta non solo lo ‘scheletro cosmico’ sul quale sono distribuite le strutture che vediamo oggi sotto forma di galassie e ammassi di galassie ma essa gestisce, per così dire, la dinamica stessa dell’intero Universo. La domanda è: cos’è la materia scura? Qual è la natura delle particelle che la compongono? Queste, ed altre, domande rimangono ancora senza risposte mentre i numerosi esperimenti sparsi sul globo tentano di far luce a questo enigma della moderna cosmologia.

Certo, con un pò di fortuna si potrebbe avere la svolta. Con una sensibilità 10 volte migliore rispetto a quella ottenuta dai precedenti rivelatori, grazie a tre nuovi esperimenti sulla materia scura, e cioè l’Axion Dark Matter eXperiment (ADMX) Gen 2, l’esperimento LZ (LUX, Large Underground Xenon e ZEPLIN, ZonEd Proportional scintillation in LIquid Noble gases) e l’esperimento Super Cryogenic Dark Matter Search, si spera finalmente di intravedere queste particelle a lungo cercate. Gli scienziati che lavorano a questi esperimenti di frontiera concordano sul fatto che alla fine il successo o il fallimento sarà deciso dalla Natura stessa. C’è ancora qualcosa che non comprendiamo per ciò che riguarda la struttura dell’Universo. Quando i teorici scrivono le equazioni che riguardano il modo con cui la materia scura potrebbe interagire con le altre particelle, essi trovano, nel caso dei modelli più semplici, che avremmo dovuto già osservarle. Il fatto di non averle rivelate è comunque una sorta di messaggio, uno di quelli che ora gli scienziati stanno cercando di codificare. Il primo dei nuovi esperimenti, ADMX Gen 2, ha il compito di cercare una ipotetica particella chiamata assione. Lo scopo dell’esperimento ADMX è quello di dare la caccia a questa particella estremamente leggera che si trasforma in un fotone nell’intenso campo magnetico del rivelatore. Gli altri due esperimenti danno la caccia alle particelle WIMP (Weakly Interacting Massive Particle), cioè particelle massicce che interagiscono debolmente, e molto raramente, con la materia. L’esperimento LZ, operativo sin dal 2009, si trova in fase di upgrade per aumentare la sua sensibilità allo scopo di catturare le WIMPs più pesanti. Nel frattempo, la collaborazione Super Cryogenic Dark Matter Search, che si è occupata invece delle WIMPs più leggere sin dal 2013, è in fase di progettazione per un nuovo esperimento che sarà situato in Canada.

Insomma, è come cercare l’oro mentre gli ottimisti sperano di avere dai tre esperimenti forti evidenze di un segnale che sia riconducibile alle particelle di materia scura. Inoltre, dobbiamo dire che non c’è nulla che vieti che la materia scura sia composta da un solo tipo di particella, sperando poi che sia quella più semplice. Forse, la materia scura è composta da un terzo di assioni, un terzo di WIMP pesanti e un terzo di WIMP leggere, una combinazione consistente comunque con ciò che è stato osservato. Naturalmente, si tratta di una ricerca molto complicata ma ne vale la pena in quanto intravedere un segnale che si possa attribuire definitivamente alla materia scura potrebbe farci fare davvero un gigantesco passo avanti verso la comprensione della natura dell’Universo.

The Kavli Foundation: Dark Matter at Long Last? Three New Experiments Ramp Up