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SCIENZA

Oggi l'inaugurazione

DarkSide-50, il cacciatore di materia oscura nel cuore del Gran Sasso

Il nuovo esperimento allestito nei laboratori sotterranei dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è un rivelatore di Wimp, particelle che, secondo i teorici, sono tra le principali candidate a costituire l'enigmatica materia oscura. Nessuno le ha mai osservate. Passando nell'argon liquido, potrebbero emettere un debolissimo lampo di luce: per rilevarlo è stato costruito un gigante da oltre 1000 tonnellate

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L'esperimento DarkSide-50 visto dall'esterno (foto INFN)
di Andrea BettiniAssergi (L'Aquila)
Un gigante nascosto nel cuore della montagna per cercare le particelle più sfuggenti dell'Universo. L'esperimento DarkSide-50, che sarà inaugurato oggi nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, è uno dei tentativi più avanzati e promettenti di individuare la materia oscura. Diverse prove indirette ci dicono che esiste e rappresenta il 26% di ciò che c'è nel cosmo, ma nessuno l'ha mai vista perché non emette radiazioni elettromagnetiche visibili ai nostri telescopi, interagisce pochissimo con la materia ordinaria e non ha un posto nella tavola periodica degli elementi. Forse però questa volta cadrà nella rete tesa dai ricercatori.

In cerca di una Wimp
L'obiettivo dell'esperimento è avvistare una Wimp, cioè una Weakly Interacting Massive Particle ("particella massiccia debolmente interagente"). Sono tra le principali candidate a costituire l'enigmatica materia oscura. Secondo chi le ha teorizzate hanno caratteristiche simili al neutrino, quindi interagiscono pochissimo con la materia che conosciamo, ma hanno una massa maggiore, almeno 10 miliardi di volte più grande. Inoltre, dettaglio non secondario e che complica notevolmente la loro ricerca, oltre ad essere difficili da rilevare quanto un neutrino sarebbero anche molto più rare.

Una montagna come schermo e tecnologie avanzate
Per riuscire nell'impresa servono dunque condizioni molto particolari e strumentazioni all'avanguardia. A fornire le prime ci pensa l'ambiente unico dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, realizzati sotto 1400 metri di roccia che schermano l'esperimento dalla pioggia di raggi cosmici che investono costantemente la Terra. La montagna blocca cioè buona parte del rumore di fondo: a passare sono solo le particelle che interagiscono pochissimo con la materia. Il filtro ulteriore sarà fornito da tecnologie avanzate messe a punto nell'ambito di un progetto realizzato con il contributo dell’Infn, della National Science Foundation e del Department of Energy statunitensi e di una collaborazione internazionale che vede la partecipazione anche di Francia, Polonia, Ucraina, Russia e Cina.  

Enorme matrioska
DarkSide-50 ha una struttura simile a una enorme matrioska. Il cuore è rappresentato da un rilevatore che contiene 50 chilogrammi di argon liquido purificato alla temperatura di -189 gradi centigradi, circondati da altri 100 chilogrammi passivi dello stesso materiale. È racchiuso in una sfera in acciaio inossidabile di 4 metri di diametro contenente 30 tonnellate di scintillatore liquido che scherma dai neutroni. Lo strato più esterno è composto da un cilindro di acciaio inossidabile di 11 metri di diametro e contenente 1000 tonnellate di acqua, dove vengono identificati i raggi cosmici. 

In attesa di un lampo
Il passaggio di una Wimp nell'argon dovrebbe produrre un flebile lampo di luce. Dei fotomoltiplicatori, cioè degli “occhi tecnologici” sensibilissimi posizionati in ogni strato, dovrebbero essere in grado di registrarlo. Lo stesso accadrà nello scintillatore e nell'acqua quando vi passeranno rispettivamente dei neutroni e dei raggi cosmici, permettendo così di distinguere i segnali utili. Una volta che l'esperimento sarà stato attivato, bisognerà solo aspettare. Se le Wimp esistono davvero e se il rivelatore ha una sensibilità adeguata come ritengono i curatori del progetto, prima o poi una di loro passerà attraverso il Gran Sasso e DarkSide-50 la rileverà, permettendoci di dare una prima occhiata al lato oscuro dell'Universo.