Dagli anni '70, astronomi e fisici hanno raccolto prove della presenza nell'universo della materia oscura:una sostanza misteriosa che si manifesta attraverso la sua attrazione gravitazionale. Però, nonostante tanti sforzi, nessuna delle nuove particelle proposte per spiegare la materia oscura è stata scoperta. In una recensione pubblicata su Natura questa settimana, i fisici Gianfranco Bertone (UvA) e Tim Tait (UvA e UC Irvine) sostengono che è giunto il momento di ampliare e diversificare lo sforzo sperimentale, e incorporare rilievi astronomici e osservazioni di onde gravitazionali nella ricerca della natura della materia oscura.

Negli ultimi tre decenni, la ricerca della materia oscura si è concentrata principalmente su una classe di particelle candidate note come particelle massive debolmente interagenti (o WIMP). Le WIMP sono apparse per molto tempo come un perfetto candidato alla materia oscura poiché sarebbero state prodotte nella giusta quantità nell'universo primordiale per spiegare la materia oscura, mentre allo stesso tempo potrebbero alleviare alcuni dei problemi più fondamentali nella fisica delle particelle elementari, come la grande discrepanza tra la scala energetica delle interazioni deboli e quella delle interazioni gravitazionali.

Nessuna pietra da capovolgere

Anche se una soluzione così naturale sembra un'ottima idea, nessuna delle tante strategie sperimentali eseguite per la ricerca delle WIMP ha trovato prove convincenti della loro esistenza. Nella loro carta, Bertone e Tait sostengono che è quindi tempo di entrare in una nuova era nella ricerca della materia oscura, un'era in cui i fisici ampliano e diversificano lo sforzo sperimentale, lasciando come si suol dire "nessuna pietra tralasciata".

Ciò che rende i tempi attuali maturi per una ricerca così ampia è che esistono già o sono in via di completamento diversi metodi di ricerca per una ricerca così ampia. Bertone e Tait in particolare puntano sui rilievi astronomici, dove piccoli effetti sotto forma di galassie, degli aloni di materia oscura intorno a loro, e della luce gravitazionale che li circonda, può essere osservato per saperne di più sulla potenziale natura della materia oscura. Inoltre, menzionano il nuovo metodo di osservazione delle onde gravitazionali, eseguita con successo per la prima volta nel 2016, come uno strumento molto utile per studiare i buchi neri, sia come candidati stessi della materia oscura, o come oggetti con una distribuzione di altri candidati della materia oscura intorno a loro. La combinazione di questi metodi moderni con le ricerche tradizionali negli acceleratori di particelle dovrebbe dare un grande impulso alla ricerca della materia oscura nel prossimo futuro.