All'inseguimento della materia oscura
È partito, presso i Laboratori nazionali del Gran Sasso, l'esperimento 'Xenon1t', che mira a decifrare uno dei misteri della fisica contemporanea: di che cosa è fatta la materia che compone un quarto dell'universo
L’11 novembre è stata aperta una nuova finestra sul cosmo. Presso i Laboratori nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), ha preso il via il progetto 'Xenon1t’, per dare la caccia alla materia oscura. 'Illuminare l’oscurità' è lo slogan scelto dai 21 gruppi di ricerca partecipanti, provenienti da Italia, Usa, Germania, Svizzera, Portogallo, Francia, Paesi Bassi, Israele, Svezia e Abu Dhabi.
La materia oscura è cinque volte più abbondante della materia ordinaria, che compone tutto ciò che conosciamo. I fisici sanno che esiste, che non assorbe e non emette luce, ma non conoscono ancora quale sia la sua natura. "Prevediamo che circa 100.000 particelle di materia oscura attraversino ogni secondo una superficie pari a quella di un'unghia", afferma Gabriella Sartorelli, coordinatrice del gruppo di ricercatori italiani. Xenon1t è una vera e propria trappola per questa sostanza. “Per vedere le rare interazioni delle particelle di materia oscura con un rivelatore è necessario costruire uno strumento con una grande massa e una radioattività estremamente bassa, altrimenti si rischia di non avere alcuna chance di distinguere un evento dovuto alla materia oscura fra i tanti altri segnali che costituiscono il rumore di fondo”, spiega Elena Aprile, della Columbia University di New York, che coordina l’esperimento. Per catturarne le particelle, i ricercatori hanno quindi bisogno di condizioni particolari, a partire dal luogo dell'esperimento. Senz'altro adatte sono, quindi, le viscere del Gran Sasso, che schermano dai raggi cosmici e preservano quello che i fisici chiamano 'silenzio cosmico’. Ma non è sufficiente.
L’esperimento dev'essere realizzato in modo idoneo a rivelare i rarissimi eventi di interazione della materia oscura con quella ordinaria. I fisici di Xenon1t hanno scelto di utilizzare un gas nobile ultrapuro, lo Xenon per l'appunto, raffreddato alla temperatura di -95 °C, per mantenerlo allo stato liquido. Il rivelatore, la Camera a proiezione di tempo (Tpc), cuore dell'esperimento, è in grado di dare un segnale quando le particelle interagiscono al suo interno. Il rivelatore è immerso in un criostato, un thermos in acciaio inossidabile a bassa radioattività contenente circa 3.500 kg di Xenon liquido. Per garantire un’ulteriore schermatura, il thermos è a sua volta immerso in 700 m3 d'acqua ultrapura, all'interno di un contenitore alto circa 10 m, attrezzato con 84 fotomoltiplicatori che servono per rivelare il passaggio dei muoni (particelle instabili che 'vivono’ circa 2,2 microsecondi) cosmici.
"La raccolta di informazioni durerà 24 mesi. L’inizio della presa dati di Xenon1t è previsto per la fine dell’anno e ci sono tutte le premesse per riuscire finalmente a rivelare la materia oscura”, precisa Walter Fulgione dei Lngs.
Sull'esperimento è disponibile anche il video della WebTv Cnr