Fisica, nei Laboratori dell’Infn nuove scoperte sul lato oscuro dell’Universo

70

Fa un passo avanti la ricerca sul lato oscuro del nostro Universo. L’esperimento Xenon1t, per la ricerca diretta di materia oscura ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), ha presentato oggi i suoi nuovi risultati. “I dati osservati dall’esperimento – spiega Elena Aprile della Columbia University che è a capo della collaborazione Xenon – sono in accordo con le previsioni del piccolo fondo atteso, vale a dire quegli eventi simili a un’interazione di particelle di materia oscura ma dovuti invece a particelle di natura nota, che dobbiamo essere in grado di riconoscere”. “Questo risultato – prosegue Aprile – permette di fissare un nuovo limite, più stringente, alle possibili interazioni con la materia ordinaria per le WIMP, la classe di candidati di particelle di materia oscura che ricerchiamo con il nostro esperimento”. “Il risultato si basa su una quantità di dati pari a 1 tonnellata per anno, una esposizione mai raggiunta in precedenza”, sottolinea Marco Selvi, responsabile nazionale Infn dell’esperimento. “Xenon1T ha raggiunto così una sensibilità circa quattro ordini di grandezza migliore di quella ottenuta con Xenon10, il primo dei rivelatori del progetto Xenon, che aveva iniziato la sua attività ai Lngs nel 2005”. “Aumentando la massa del bersaglio dai 5 kg iniziali fino agli attuali 1300 kg, e contemporaneamente diminuendo il fondo di un fattore 5000, la collaborazione Xenon si conferma alla frontiera della ricerca diretta di materia oscura”, conclude Selvi. “Esplorando sempre meglio lo spazio dei parametri ammessi per le Wimp – aggiunge Elena Aprile – l’esperimento si afferma come il rivelatore più grande e sensibile al mondo per la ricerca diretta di materia oscura”. “Per ottenere questi bellissimi risultati – aggiunge Marco Selvi – è stato fondamentale poter operare nel “nostro” laboratorio sotterraneo, il più importante al mondo, e poter contare sull’esperienza e la competenza del personale dei Lngs”.
“Oggi – sottolinea Infn – noi sappiamo di che cosa è fatto poco meno di un quinto della materia presente nel nostro universo. Della restante parte siamo in grado di dire solamente che è costituita da un altro tipo di materia, diversa da quella ordinaria di cui è composto tutto ciò che conosciamo, e che chiamiamo materia oscura, perché non emette o assorbe nessun tipo di radiazione osservabile con i nostri strumenti. Nonostante finora sia rimasta completamente invisibile, sappiamo però che esiste perché osserviamo gli effetti gravitazionali che essa esercita sulla materia ordinaria. Negli anni sono state formulate varie teorie sulla sua natura. Alcune di queste ipotizzano che le particelle di materia oscura possano essere le cosiddette WIMP, Weakly Interacting Massive Particles, particelle massive che interagiscono debolmente.Le Wimp sono una classe di particelle che potrebbero comporre la materia oscura, e sono ricercate “disperatamente” da molti esperimenti: dall’acceleratore Lhc del Cern, a rivelatori a terra, in laboratori sotterranei come i LNGS, o in orbita nello spazio o a bordo della Stazione Spaziale Internazionale. Anche se ci si attende un flusso di un miliardo di Wimp per secondo in un’area di un metro quadrato, queste particelle sono comunque estremamente difficili da rivelare. I risultati di Xenon1T mostrano che, se le Wimp davvero compongono la materia oscura della nostra galassia, la loro interazione è così debole che anche il rivelatore più grande realizzato fino ad ora non riesce a osservarle direttamente.
Con l’aggiunta dei gruppi delle sezioni Infn di Napoli e Ferrara, guidati rispettivamente da Michele Iacovacci (Università Federico II e Sezione Infn di Napoli) e Guido Zavattini (Università e Sezione Infn di Ferrara), i gruppi italiani sono coinvolti anche nella futura estensione del progetto, con il rivelatore XENONnT. In particolare, sono responsabili della simulazione Monte Carlo e della progettazione e realizzazione di un nuovo rivelatore di veto per i neutroni. Partecipano, inoltre, alla purificazione del bersaglio di xenon, e alla realizzazione della infrastruttura di calcolo dell’esperimento.

DCIM122GOPRO