Gli occhiali più potenti per cercare la materia oscura

I fisici si preparano a inforcare 'occhiali' sempre più potenti per cercare la materia oscura: infatti le 'scintille' che dovrebbe produrre scontrandosi con la materia ordinaria dei rivelatori sembrano essere più rare del previsto. A indicarlo sono i dati raccolti in un anno di osservazioni da XENON1T, l'esperimento per la ricerca diretta di materia oscura nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). I risultati, sottomessi alla rivista Physics Review Letters, dimostrano come il rivelatore sia il più grande e sensibile al mondo, pronto ad essere superato solo dall'erede XENONnT, atteso nel 2019.

XENON1T è un rivelatore cilindrico, di circa un metro di diametro e altezza, riempito con 3.300 chili di xenon liquido alla temperatura di 95 gradi sotto zero, con una densità tre volte maggiore di quella dell'acqua. Quello che cerca è la prova dell'interazione di una ipotetica particella di materia oscura (Wimp) con un nucleo di xenon, data da un debole lampo di luce accompagnato da una 'manciata' di elettroni, a loro volta convertiti in un lampo di luce.

Entrambi i segnali luminosi verrebbero registrati da fotosensori ultrasensibili, ottenendo l'informazione sulla posizione 3D e l'energia evento per evento. I dati raccolti in un anno di lavoro non hanno ancora svelato la prova che tutti cercano, ma dimostrano che XENON1T ha il più basso 'rumore di fondo' mai ottenuto, con soli 630 eventi (in una tonnellata di xenon in un anno) provocati da altri fenomeni, come la radioattività dei materiali o i raggi cosmici.

"Se ci sono davvero queste particelle massive di materia oscura, chiamate Wimps, che interagiscono con gli atomi di xenon - afferma Elena Aprile, fisica della Columbia University a capo della collaborazione XENON - ci aspettiamo di individuare un paio di eventi in un anno in una tonnellata di xenon, un vero ago nel pagliaio. Questo ci dà un'ulteriore spinta a realizzare un rivelatore ancora più grande con 8.000 chili di xenon, come quello che abbiamo in programma per il 2019".