Illuminare l’Universo oscuro


Per comprendere la natura della misteriosa materia oscura, che permea circa un quarto del Cosmo, gli USA realizzeranno un esperimento nelle viscere della terra. Cuore del progetto un gas nobile ultrapuro, lo xenon.


È uno dei segreti ancora irrisolti dell’Universo. Qual è la natura della materia oscura, responsabile dell’85% della massa del Cosmo? Gli scienziati di tutto il mondo le stanno dando la caccia da anni: dallo spazio, con la Stazione Spaziale Internazionale (ISS), attraverso il cosiddetto Hubble delle particelle elementari, l’Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), o nelle viscere delle montagne, come ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN.

Entro il 2020 negli USA entrerà in funzione un nuovo, sensibilissimo esperimento per imbrigliare la sfuggente materia oscura. Si tratta del progetto LUX-ZEPLIN (LZ). In questi giorni, l’esperimento ha ricevuto un’importante approvazione da parte del Department of Energy (DoE) USA, che permetterà di programmare le successive tappe della sua realizzazione e i relativi costi.

Il nome LUX-ZEPLIN deriva dalla fusione di due diversi rivelatori per la materia oscura: LUX (Large Underground Xenon) and ZEPLIN (ZonEd Proportional scintillation in LIquid Noble gases). LZ è una collaborazione internazionale, che comprende 200 scienziati di 31 Istituzioni, in USA, Regno Unito, Portogallo, Russia e Corea del Sud. L’esperimento sarà collocato a poco più di un chilometro e mezzo di profondità, presso la Sanford Underground Research Facility (SURF), nel South Dakota.

La materia oscura è uno degli ingredienti base del Cosmo: è, infatti, cinque volte più abbondante della materia ordinaria che compone tutto ciò che conosciamo, esseri umani compresi. Gli scienziati sanno che esiste, grazie ai suoi effetti gravitazionali, che non assorbe, né emette luce. Ma non sanno ancora quale sia la sua natura. Uno dei possibili candidati come costituente della materia oscura sono le cosiddette WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). LZ, grazie alla sua sensibilità, cercherà tracce del passaggio di queste particelle.

Secondo i modelli teorici più accreditati, il vento di particelle prodotto dal movimento della Terra nell’alone di materia oscura che avvolge la Via Lattea può occasionalmente colpire i nuclei atomici di un materiale rivelatore, depositando una piccola quantità di energia, che solo uno strumento di grande sensibilità consente di osservare. Uno strumento come LZ, il cui rivelatore, una volta ultimato, conterrà 10 tonnellate di un gas nobile ultrapuro: lo xenon.

“La natura della materia oscura è uno dei più sconcertanti misteri della scienza contemporanea – afferma Harry Nelson, spokesperson di LZ, in forze presso la University of California, Santa Barbara -. Proprio come la scienza moderna è riuscita a comprendere la natura più intima della materia che ci è familiare, dalla Tavola periodica degli elementi alle particelle subatomiche, inclusa la recente scoperta del Bosone di Higgs, in futuro il progetto LZ – conclude Nelson – permetterà di testare la natura della materia oscura”.

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