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Quel segnale di materia oscura che non si riesce a replicare

25 marzo 2019

I ricercatori dell'esperimento DAMA ai Laboratori

del Gran Sasso affermano da tempo di aver

rilevato segnali di materia oscura, la massa

mancante del cosmo che scienziati in tutto il

mondo tentano di identificare.

Ma due esperimenti fotocopia di DAMA non sono

stati in grado di replicarne i risultatidi Davide

Castelvecchi/Nature

materia oscurafisica delle particelle

Per più di due decenni, un solo esperimento al

mondo ha costantemente riferito di aver rilevato

un segnale di materia oscura, la massa mancante

dell'universo che i fisici cercano da tempo di

identificare.

Ora, due esperimenti progettati per replicare

i risultati usando la stessa tecnologia di rilevazione

hanno presentato i loro primi dati.

Una risposta definitiva rimane elusiva: anche se i

dati iniziali di un esperimento sembrano essere

compatibili con i risultati originali, i risultati dell'altro

rivelatore vanno in direzione opposta.

Ma gli scienziati dicono che grazie a questi

esperimenti e ad altri che, secondo i programmi,

saranno presto attivi, una risposta definitiva sulla

natura del segnale misterioso è ora a portata di

mano.

Il profilo della Via Lattea ripreso dalla Terra.

(CC0 Public Domain)"Non c'è davvero alcuna

conclusione da trarre a questo punto, se non

il crescere della suspense", dice Juan Collar,

fisico dell'Università di Chicago, che ha lavorato

a diversi esperimenti sulla materia oscura.

"Ma gli strumenti sembrano avere una sensibilità

sufficiente per dare al più presto risultati conclusivi",

afferma Collar.

Interazioni ordinarie
Le osservazioni di come ruotano le galassie e

del fondo cosmico a microonde - il "bagliore residuo"

del big bang - suggeriscono che la maggior parte

della materia nell'universo è invisibile.

Questa materia "oscura" mostrerebbe la sua presenza

quasi esclusivamente tramite le interazioni

gravitazionali con altri oggetti, ma una serie di

esperimenti ha cercato per decenni di raccogliere

i segni delle sue altre interazioni con la materia

ordinaria.

Dal 1998, il rilevatore sotterraneo DAMA presso

il Laboratorio nazionale del Gran Sasso dell'Istituto

nazionale di fisica nucleare e il suo successore

DAMA/LIBRA hanno registrato una variazione

stagionale nei dati.

Il rivelatore registra lampi di luce creati quando

le particelle collidono con i nuclei atomici in un

cristallo di ioduro di sodio altamente purificato.

Questi lampi potrebbero essere segnali di materia

oscura o di radiazione di fondo vagante - ma i

fisici dell'esperimento affermano che la variazione

stagionale si verifica perché la Terra si muove

attraverso un alone di particelle di materia oscura

che circonda la Via Lattea, determinando uno

schema ripetitivo.

Nel marzo 2018, la collaborazione DAMA ha

presentato i primi risultati del rivelatore dopo che

è stato aggiornato nel 2010.

La firma della materia oscura sembrava essere

ancora lì.

Nel corso degli anni, diversi esperimenti con varie

tecniche hanno prodotto risultati apparentemente

in contraddizione con DAMA. Ma COSINE-100 e

ANAIS sono i primi progetti attivi che mirano a

testare le affermazioni di DAMA usando gli stessi

materiali, ed entrambi sono operativi da più di un

anno.

ANAIS nel Laboratorio sotterraneo Canfranc nei

Pirenei, in Spagna, ha riferito i suoi primi risultati

 l'11 marzo.

Sulla base di 18 mesi di dati, i risultati sembrano

essere in disaccordo con quelli di DAMA.

I dati di ANAIS mostrano fluttuazioni, ma non sono

le stesse del ciclo annuale di DAMA, in cui i segnali 

raggiungono il picco all'inizio di giugno e il minimo

all'inizio di dicembre.

Vicini ma non del tutto

Un altro esperimento che usa ioduro di sodio

chiamato COSINE-100, sotto una montagna in

Corea del Sud, ha svelato un'analisi simile di a

quella di ANAIS nel corso di conferenze di questo

mese.

Anche questo rivelatore vede una fluttuazione nei

suoi dati.

Tuttavia, "la nostra è un po' più vicina a quella

di DAMA", afferma Reina Maruyama, co-coordinatrice

di COSINE-100 e fisica della Yale University.

(I risultati sia di ANAIS sia di COSINE-100 sono ancora

preliminari e non sono stati ancora sottoposti a

peer review).

Un momento della preparazione del rivelatore

DAMA/LIBRA presso i Laboratori Nazionali del

Gran Sasso.

(Credit: DAMA-LIBRA Collaboration/LNGS-INFN)

L'analisi di ANAIS non ha "alcun impatto" sui

risultati di DAMA/LIBRA e dei suoi predecessori:

i dati sono già stati confermati in oltre 20 cicli

annuali indipendenti, afferma Rita Bernabei, fisica

dell'Università di Roma Tor Vergata che ha guidato

a lungo la collaborazione DAMA.

Anche se un esperimento dovesse trovare prove

forti contro il risultato di DAMA/LIBRA, per molti

rivelatori sarebbe utile continuare a raccogliere

dati per diversi anni, dice Collar:

"Quando un esperimento sta vedendo una cosa

come questa e un altro no, ci si chiede se qualcuno

ha sbagliato".

I ricercatori concordano sul fatto che saranno

necessari anni di registrazione dei dati da più

esperimenti per sistemare veramente la questione.

"Con qualche anno in più di dati, dovrebbero

essere in grado di fare una dichiarazione

definitiva", spiega David Spergel, il cosmologo

che per primo nel 1986 ha previsto l'oscillazione

stagionale con due colleghi.

La portavoce di ANAIS Marisa Sarsa, che è anche

una fisica dell'Università di Saragozza, in Spagna,

afferma che qualunque sia l'esito finale, il suo

esperimento dovrebbe aiutare a spiegare che

cosa ha causato il segnale stagionale al Gran

Sasso. "Ho il desiderio di capire DAMA/LIBRA -

dice - non solo per escludere il risultato".

(L'originale di questo articolo è stato 

pubblicato su "Nature" il 19 marzo 2019.

Traduzione ed editing a cura di Le Scienze.

Riproduzione autorizzata, tutti i diritti

riservati)