Nelle profondità delle Black Hills del South Dakota, negli Stati Uniti, in una vecchia miniera d’oro, un serbatoio di xeno liquido è stato utilizzato per produrre un’insolita reazione particellare che potrebbe essere un collegamento con la “materia oscura”.
Gli scienziati che stanno conducendo un esperimento lì affermano di aver trovato una singola “interazione tra particelle inspiegabile” che assomiglia a una particella di materia oscura, anche se i ricercatori non hanno definito questo rilevamento confermato.
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La “materia oscura” e l’”energia oscura” sono sostanze la cui presenza gli esseri umani hanno rilevato, ma devono ancora effettivamente osservare. Questa è la scoperta più vicina possibile agli scienziati per scoprire la forma di materia più sfuggente dell’universo.
Ecco cosa sappiamo.
Cos’è la materia oscura?
La materia oscura è una sostanza invisibile che si ritiene costituisca circa il 27% di tutta la materia nell’universo. Allo stesso modo, l’energia oscura, che si ritiene costituisca il 68% di tutto nell’universo, è una forza invisibile che allontana le galassie e accelera l’espansione dell’universo.
La materia ordinaria, ovvero tutto ciò che possiamo vedere e toccare, rappresenta solo il 5% di tutto ciò che esiste.
Gli scienziati hanno trovato la prova che questa materia invisibile esiste nell’universo osservando la sua attrazione gravitazionale, che influenza il modo in cui le galassie ruotano e il modo in cui la luce si piega attorno ai suoi grandi ammassi.
Di cosa è fatto e che aspetto ha è rimasto un mistero per gli scienziati sin dalla sua scoperta quasi un secolo fa, poiché non può essere rilevato direttamente perché non riflette la luce o le radiazioni elettromagnetiche.
Il primo indizio sull’esistenza della materia oscura fu scoperto negli anni ’30, quando l’astronomo svizzero Fritz Zwicky notò che le galassie nell’ammasso della Chioma si muovevano troppo velocemente perché la massa visibile dell’ammasso potesse mantenerle in posizione, suggerendo che qualcos’altro doveva applicare la gravità. Osservazioni simili furono fatte nei decenni successivi – tutti segni che indicano la presenza di materia invisibile, dicono gli scienziati.
Domenica la NASA, l’agenzia spaziale statunitense, ha annunciato il lancio di un progetto da 4 miliardi di dollari, il Nancy Grace Roman Space Telescope, che indagherà sia la materia oscura che l’energia oscura.
Cosa hanno scoperto gli scienziati nell’ultimo esperimento?
Gli scienziati dicono di aver trovato una singola interazione tra particelle inspiegabili che assomiglia a una particella di materia oscura, anche se hanno detto che non è la stessa cosa che rilevare direttamente la materia oscura stessa.
L’esperimento LUX-ZEPLIN (LZ) è stato condotto da un team internazionale di 250 scienziati e ingegneri provenienti da 38 istituzioni. Al centro si trova un serbatoio sotterraneo presso il Sanford Underground Research Facility (SURF) nello stato del South Dakota, negli Stati Uniti, che contiene xeno liquido ultrapuro, circondato da centinaia di sensori di luce.
La teoria che l’esperimento stava testando è questa: se un’ipotetica particella di materia oscura chiamata WIMP (particella massiccia a interazione debole) reagisse con il nucleo di un atomo di xeno, produrrebbe due lampi di luce a uno specifico livello di energia.
Dopo aver esaminato 220 giorni di dati raccolti tra marzo 2023 e aprile 2024, il team LZ ha scoperto uno di questi eventi il 16 giugno 2023.
Sam Eriksen, a capo dello studio e ricercatore senior presso l’Università di Bristol, ha presentato i risultati martedì alla conferenza sull’astrofisica delle particelle TeV 2026 in Giappone.
“Conosciamo così bene i nostri rilevatori e il contesto”, ha spiegato Eriksen in un comunicato stampa, “che anche un singolo evento eccezionale, come quello che abbiamo trovato, è importante”.
Rick Gaitskell, portavoce di LZ e fisico della Brown University, ha detto che gli scienziati “non vogliono andare avanti” rispetto a se stessi.
“Non stiamo affermando di aver visto la materia oscura”, ha aggiunto.
Quanto è significativo questo?
I fisici lo definiscono il segnale più convincente che LZ abbia prodotto finora, e potrebbe essere un segnale per la prima vera prova dell’esistenza di una particella che la fisica come la intendiamo attualmente non è stata in grado di spiegare.
Theresa Fruth, una fisica dell’Università di Sydney che ha anche lavorato allo studio, ha detto a ABC News che l’evento è emozionante perché è stato riesaminato più volte e ha retto. “Questo evento non scomparirà nemmeno dopo molti, molti controlli.”
