Potremmo aver rilevato l’energia oscura per caso, cercando altro

Potremmo aver rilevato l’energia oscura per caso, cercando altro

Foto: Hubble/ESA
Foto: Hubble/ESA

Serendipità: imbattersi fortuitamente in qualcosa, mentre si sta cercando altro. La storia della scienza è piena di scoperte inaspettate, governate, oltre che dalla competenza e alla tenacia dei ricercatori, anche da un pizzico di fortuna. E potrebbe essere successo di nuovo. Un recente studio, frutto di esperimenti condotti nei laboratori del Gran Sasso volti a rilevare la materia oscura, ha riportato dati inaspettati. La responsabile potrebbe essere l’energia oscura, la forza misteriosa che fa accelerare l’universo e sfugge alle indagini di cosmologi e astrofisici. I risultati dello studio, condotto da un team di ricercatori dell’università di Cambridge, sono stati pubblicati su Physical Review D.

Trovare la materia oscura sotto il Gran Sasso

La materia oscura, quella materia che non è in grado di emettere radiazione e che interagisce solo flebilmente con la forza gravitazionale, è considerata uno dei principali costituenti dell’universo, cinque volte più abbondante della materia ordinaria. Sebbene vi siano numerose osservazioni astrofisiche a indicare la sua esistenza, questa non è stata ancora dimostrata. Per questo gli scienziati cercano interazioni delle particelle di materia oscura con quelle di materia ordinaria, utilizzando rivelatori estremamente sensibili.

A questo scopo è nata la collaborazione scientifica Xenon, che coinvolge 135 ricercatori provenienti da tutto il mondo. L’ultimo esperimento condotto è Xenon1t: si tratta del più grande rivelatore di particelle finora costruito, costituito da un gigantesco contenitore metallico cilindrico, che contiene un rivelatore composto di xenon liquido completamente sommerso in acqua, in modo da ottenere i segnali più chiari possibili. Xenon1t è stato attivo dal 2016 al 2018 nel sottosuolo dei Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, in Abruzzo.

Il rivelatore, quindi, è stato progettato principalmente per trovare la materia oscura. Tuttavia, nella ricerca scientifica, l’inaspettato è spesso dietro l’angolo. Circa un anno fa, l’esperimento ha riportato un segnale imprevisto, detto anche eccesso, rispetto a quanto atteso. “Questi tipi di eccessi sono spesso fortuiti, ma di tanto in tanto possono anche portare a scoperte fondamentali – ha affermato Luca Visinelli, co-autore dello studio -. Abbiamo esplorato un modello in cui questo segnale potrebbe essere attribuibile all’energia oscura, piuttosto che alla materia oscura che l’esperimento era stato originariamente concepito per rilevare“.

La sfuggente energia oscura

Non c’è solo la materia oscura: si stima, infatti, che il 68% dell’universo sia costituito da energia oscura, che fa sì che l’universo si espanda a un ritmo accelerato. Solitamente, per ricercare l’energia oscura, gli scienziati indagano il modo in cui la gravità attira gli oggetti. Su scale molto grandi, infatti, l’effetto gravitazionale dell’energia oscura sarebbe repulsivo, accelerando l’espansione dell’universo.

Tuttavia questa energia è ancora più sfuggente della materia oscura. “Nonostante entrambi i componenti siano invisibili, sappiamo molto di più sulla materia oscura, poiché la sua esistenza è stata suggerita già negli anni ’20, mentre l’energia oscura non è stata scoperta fino al 1998“, ha detto Sunny Vagnozzi, primo autore dell’articolo. Eppure, un modo per giustificare l’eccesso trovato in Xenon1t, a detta dei ricercatori, potrebbe essere proprio l’energia oscura.

L’interpretazione degli strani risultati

Inizialmente, infatti, per spiegare questo fenomeno gli scienziati erano ricorsi agli assioni, particelle ipotetiche ed estremamente leggere prodotte nel Sole. Tuttavia, i dati sperimentali provenienti da Xenon1t non riuscivano a giustificare l’ipotesi degli assioni. Proprio per questo i ricercatori hanno costruito un modello fisico secondo cui i risultati inaspettati dell’esperimento potrebbero aver avuto origine da particelle di energia oscura prodotte in una regione del Sole con forti campi magnetici.

È stato davvero sorprendente che questo eccesso possa essere stato causato in linea di principio dall’energia oscura piuttosto che dalla materia oscura – ha affermato Vagnozzi -. Quando le cose combaciano in questo modo, è davvero speciale.” Tuttavia, non si può cantare vittoria. Per il momento si tratta di un’interpretazione di risultati, seppur affascinante, e non di una dimostrazione. “Dobbiamo prima sapere che questo non è stato semplicemente un colpo di fortuna – continua Visinelli -. Se Xenon1t rilevasse davvero qualcosa, ti aspetteresti di vedere di nuovo un eccesso simile in esperimenti futuri, ma questa volta con un segnale molto più forte.” Il prossimo passo, quindi, è dimostrare quanto ipotizzato dal modello. Se ci si riuscisse, potrebbe essere possibile rilevare direttamente l’energia oscura entro il prossimo decennio.

 

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