SCIENZA
Universo da scoprire
“Così cerchiamo la materia oscura, uno dei grandi misteri della Fisica moderna”
Gioacchino Ranucci, uno dei coordinatori del nuovo esperimento DarkSide-50 dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Infn, a RaiNews.it: “Abbiamo allestito un apparato strumentale con caratteristiche innovative per scovare particelle che nessuno ha mai visto prima. Se ci riuscissimo, si aprirebbero scenari enormi”
di Andrea BettiniAssergi (L'Aquila)
“La materia oscura è uno dei grandi misteri della Fisica moderna. Ci sono modelli che ipotizzano cosa sia e contemplano l'esistenza di particelle finora mai viste direttamente. Noi cercheremo quelle chiamate Wimp. Se le trovassimo, si aprirebbero scenari enormi”. Gioacchino Ranucci, uno dei coordinatori del progetto DarkSide-50, inquadra così l'esperimento che prenderà ufficialmente il via il 22 giugno nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Con un rivelatore di ultima generazione si tenterà di trovare una risposta a una delle domande più difficili e intriganti: da che cosa è composto quel 26% della massa dell'Universo che non riusciamo a vedere?
Dott. Ranucci, quali sono gli aspetti innovativi dell'esperimento DarkSide-50?
Sono sostanzialmente due. La prima è l'utilizzo come bersaglio per catturare le ipotetiche particelle di materia oscura di un materiale particolare, l'argon speciale purificato dall'isotopo argon-39. La seconda è la scelta di circondare il cuore dell'esperimento con un “veto” per neutroni realizzato con uno scintillatore liquido. In sostanza, è un filtro che permette di creare un ambiente assolutamente esente da rumori di fondo, con le condizioni di pulizia e di silenzio ideali per individuare l'eventuale traccia delle particelle che stiamo cercando.
Che caratteristiche hanno le Wimp?
Ci sono vari modelli che ipotizzano cosa sia la materia oscura e che contemplano l'esistenza di particelle finora mai viste direttamente. Le Wimp, sigla che in italiano si può tradurre con “particelle massive che interagiscono solo per l'interazione debole”, sono previste da certi modelli come possibili costituenti della materia oscura. Parliamo di particelle ipotetiche che scaturiscono da modelli teorici e che a tutt'oggi non hanno ancora trovato un riscontro sperimentale. Con DarkSide-50 cercheremo di vedere se c'è una loro traccia.
Perché è così difficile individuare la materia oscura?
Perché è sfuggente. Si tratta di una sostanza impalpabile ed elusiva di cui però vediamo gli effetti in maniera conclamata. Fanno capire che c'è qualcosa che interagisce gravitazionalmente con la materia ordinaria, ma ogni tentativo di avvistarla direttamente finora è fallito. Ci si prova da 30 anni, con esperimenti sempre più complessi e sensibili. La nostra è una ricerca diretta, cioè cerchiamo la particella tramite il segnale che dovrebbe lasciare nell'apparato strumentale, ma si sta provando a trovarla anche in altri modi. Al Cern di Ginevra, LHC la cerca ipotizzando la creazione di nuove particelle nell'acceleratore. Inoltre si cercano dei segnali cosmici, che potrebbero essere una traccia indiretta di interazioni particolari che la materia oscura potrebbe subire. Il problema è diventato talmente complesso che lo si sta affrontando su tre fronti diversi.
Siamo ottimisti: immaginiamo che l'obiettivo venga centrato e che DarkSide-50 riesca a rilevare una Wimp. A quel punto che scenari si aprirebbero?
Si aprirebbero scenari enormi. Innanzitutto gli altri esperimenti che cercano materia oscura potrebbero indirizzare la loro ricerca a confermare questo segnale. Inoltre la Fisica teorica avrebbe finalmente a disposizione questo mattone mancante per capire come è costituito il nostro Universo: di tutti i modelli che sono stati costruiti dai teorici, ne sopravviverebbe solo uno. Infine la scoperta farebbe capire verso quale ampliamento del Modello Standard bisognerebbe andare per costruire il modello definitivo di comprensione dell'Universo, quel modello unificato che è il sogno della Fisica.
Dott. Ranucci, quali sono gli aspetti innovativi dell'esperimento DarkSide-50?
Sono sostanzialmente due. La prima è l'utilizzo come bersaglio per catturare le ipotetiche particelle di materia oscura di un materiale particolare, l'argon speciale purificato dall'isotopo argon-39. La seconda è la scelta di circondare il cuore dell'esperimento con un “veto” per neutroni realizzato con uno scintillatore liquido. In sostanza, è un filtro che permette di creare un ambiente assolutamente esente da rumori di fondo, con le condizioni di pulizia e di silenzio ideali per individuare l'eventuale traccia delle particelle che stiamo cercando.
Che caratteristiche hanno le Wimp?
Ci sono vari modelli che ipotizzano cosa sia la materia oscura e che contemplano l'esistenza di particelle finora mai viste direttamente. Le Wimp, sigla che in italiano si può tradurre con “particelle massive che interagiscono solo per l'interazione debole”, sono previste da certi modelli come possibili costituenti della materia oscura. Parliamo di particelle ipotetiche che scaturiscono da modelli teorici e che a tutt'oggi non hanno ancora trovato un riscontro sperimentale. Con DarkSide-50 cercheremo di vedere se c'è una loro traccia.
Perché è così difficile individuare la materia oscura?
Perché è sfuggente. Si tratta di una sostanza impalpabile ed elusiva di cui però vediamo gli effetti in maniera conclamata. Fanno capire che c'è qualcosa che interagisce gravitazionalmente con la materia ordinaria, ma ogni tentativo di avvistarla direttamente finora è fallito. Ci si prova da 30 anni, con esperimenti sempre più complessi e sensibili. La nostra è una ricerca diretta, cioè cerchiamo la particella tramite il segnale che dovrebbe lasciare nell'apparato strumentale, ma si sta provando a trovarla anche in altri modi. Al Cern di Ginevra, LHC la cerca ipotizzando la creazione di nuove particelle nell'acceleratore. Inoltre si cercano dei segnali cosmici, che potrebbero essere una traccia indiretta di interazioni particolari che la materia oscura potrebbe subire. Il problema è diventato talmente complesso che lo si sta affrontando su tre fronti diversi.
Siamo ottimisti: immaginiamo che l'obiettivo venga centrato e che DarkSide-50 riesca a rilevare una Wimp. A quel punto che scenari si aprirebbero?
Si aprirebbero scenari enormi. Innanzitutto gli altri esperimenti che cercano materia oscura potrebbero indirizzare la loro ricerca a confermare questo segnale. Inoltre la Fisica teorica avrebbe finalmente a disposizione questo mattone mancante per capire come è costituito il nostro Universo: di tutti i modelli che sono stati costruiti dai teorici, ne sopravviverebbe solo uno. Infine la scoperta farebbe capire verso quale ampliamento del Modello Standard bisognerebbe andare per costruire il modello definitivo di comprensione dell'Universo, quel modello unificato che è il sogno della Fisica.