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ASTROFISICA / Nel "silenzio cosmico" si accendono i riflettori sulla materia oscura

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Il rilevatore DarkSide-50  Il rilevatore DarkSide-50

La simulazione mostra come le particelle di materia oscura che si trovano in collisione all’interno del campo gravitazionale di un buco nero supermassiccio potrebbero produrre una intensa emissione di radiazione gamma potenzialmente osservabile. Ciò si accorda con alcune elaborazioni teoriche, condotte a partire dalle idee del celebre astrofisico inglese Roger Penrose, secondo le quali i buchi neri agirebbero come una sorta di “concentratori” di materia oscura, in grado di incrementare il ritmo delle collisioni delle particelle WIMP e di amplificare l’energie delle collisioni da cui si generano i raggi gamma.

Ma non è solo dal cielo che arrivano le novità. La caccia alla materia oscura è in corso a pieno ritmo anche sotto terra. Il pensiero corre subito al Cern di Ginevra, dove è da poco ripresa la fase sperimentale al superacceleratore Large Hadron Collider (LHC): il nuovo ciclo di attività – detto in gergo Run2 – sta portando l’energia delle collisioni al massimo valore previsto di 13 TeV e tra gli obiettivi dei ricercatori c’è anche quello di produrre le particelle che potrebbero rivelare l’identità di questa sfuggente materia.

E se il Cern fa sognare i fisici teorici, il Gran Sasso non è da meno. Nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’INFN è stato inaugurato nei giorni scorsi il progetto DarkSide-50, un esperimento di portata internazionale realizzato con l’essenziale contributo italiano dell’INFN e con quelli della National Science Foundation (NSF) e del Department of Energy statunitensi, che vede impegnati gruppi di ricerca provenienti anche da Francia, Polonia, Ucraina, Russia e Cina e dell’Università di Princeton.

L’apparato sperimentale, che si avvale di tecnologie avanzate collocate sotto 1400 metri di roccia al riparo dalla radiazione cosmica, è costituito da un rivelatore cilindrico riempito con 153 kg di argon liquido purissimo: nel caso in cui una particella di materia oscura dovesse urtare un solo nucleo di questo gas nobile, verrebbero emessi dei debolissimi lampi di luce che sarebbero immediatamente captati dalla miriade di fotosensori disposti attorno al nucleo. Sono segnali debolissimi, difficili da rilevare, ed è perciò necessario ridurre al massimo il “rumore di fondo” della radiazione cosmica. Per questo il nucleo di DarkSide è racchiuso all'interno di una “matrioska” d'acciaio riempita con 30 tonnellate di un materiale scintillatore liquido – che fa da schermo ai neutroni – e con 1000 tonnellate di acqua purissima.

I fisici di tutto il mondo sperano che il “silenzio cosmico” creato nei Laboratori del Gran Sasso possa rappresentare l’ambiente ideale per far finalmente emergere dall’oscurità un’immagine nitida e chiara delle misteriose particelle.



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