Nessun risultato dal fronte della materia oscura

Il più preciso rilevatore di materia oscura mai costruito, sepolto a quasi due chilometri di profondità, non è riuscito a raccogliere il minimo indizio sulla natura della materia oscura, secondo quanto annunciato alla conferenza stampa di oggi.

Nascosto sotto la catena montuosa delle Black Hills, nel Dakota del Sud, il Large Underground Xenon (LUX) è il miglior alleato degli scienziati nella caccia alla materia oscura e alla sua misteriosa natura. L'esperimento ha completato oggi il primo ciclo della sua campagna di raccolta dati, senza però giungere ad alcuna conclusione.

«Il misterioso settore oscuro dell'universo ci fornisce due delle più elettrizzanti sfide in tutte le fisiche», spiega Saul Perlmutter del Lawrence Berkeley National Laboratory e premio Nobel per la fisica nel 2011. «Lo chiamiamo settore oscure proprio perché non sappiamo cosa riempie la maggior parte dell'energia e della massa nell'universo. L'energia oscura è una sfida, e, per quanto riguarda l'altra, i primi dati dell'esperimento LUX prendono oggi la guida nella caccia al componente della materia oscura del settore oscuro».

Si pensa che la materia oscura sia di gran lunga il tipo di materia più diffuso nell'universo, ma non possiamo né vederlo direttamente, né toccarlo. Possiamo però accorgerci della sua presenza studiando i suoi effetti sull'ambiente circostante, come l'attrazione gravitazionale che esercita su galassie e stelle.

Condurre esperimenti così tanto sotto la superficie terrestre potrebbe aiutare gli scienziati a isolare il rilevatore da tutto tranne che dalle WIMP, particelle ipotetiche dotate di massa che interagiscono debolmente con la materia "normale". Le WIMP sono considerate i migliori candidati alla materia oscura. [Leggi: Sempre più vicini a scoprire la vera natura della materia oscura]

«Il LUX è il posto più tranquillo che conosciamo nel mondo», ha spiegato oggi Rick Gaitskell, fisico presso la Brown University. «Siamo dovuti andare così tanto in profondità per essere in una posizione ottimale per cercare queste WIMP».

La difficoltà nel rilevare queste particelle sta proprio nella loro scarsa interazione con la materia ordinaria, che si verifica solamente tramite la gravità e la forza nucleare debole, due delle quattro interazioni fondamentali del nostro universo.

Secondo gli scienziati, le WIMP potrebbero essere dotate sia di masse considerevoli che di masse quasi trascurabili. Il LUX è stato ottimizzato per rilevare le particelle WIMP meno massicce.

La prima fase della campagna scientifica dell'esperimento è iniziata tre mesi fa, ma in questi tre mesi gli scienziati non hanno ricevuto alcun segnale della presenza di tali particelle. I risultati raccolti da progetti meno sensibili suggerirebbero però che il LUX avrebbe già dovuto rilevare migliaia di eventi.

«Tre candidati eventi WIMP segnalati di recente in gelidi rilevatori di silicio avrebbero prodotto più di 1600 eventi nel rilevatore molto più grande del LUX, ossia uno ogni 80 minuti nell'ultima campagna», si legge nel comunicato stampa ufficiale diffuso dagli scienziati del LUX. «Nessun simile segnale è stato osservato».

Il LUX consiste in un serbatoio di titanio alto 1,8 metri e riempito di xeno allo stato liquido e raffreddato a -101 gradi centigradi. Il serbatoio è circondato da roccia e da un serbatoio di acqua.

Se una particella WIMP dovesse entrare a contatto con un atomo di xeno, emetterà luce ed elettroni, che saranno spinti verso l'alto, rilasciando ancor più fotoni. Monitorando sia i fotoni nel punto di collisione che in cima al serbatoio, il rilevatore è in grado di localizzare le posizioni dei segnali di fotoni e misurare la loro luminosità.

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Matthew Kapust. Copyright © South Dakota Science and Technology Authority