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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 particellePer 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,

na 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)