Ci vuole circa mezz'ora per arrivare allo Stawell Underground Physics Laboratory. Trenta minuti potrebbero non sembrare molti, ma è mezz'ora trascorsa precipitando verso il basso in un camion mentre si curva e si fa strada più in profondità nei tunnel bui come la pece della miniera d'oro di Stawell.

La professoressa Elisabetta Barberio è imperturbabile. Il fisico dell'Università di Melbourne e direttore del Center of Excellence for Dark Matter Particle Physics ha percorso molte volte il viaggio al di sotto di un chilometro di roccia.

"Fa sempre più caldo e più umido", dice, mentre i fari del camion illuminano un altro muro di roccia a strapiombo nell'oscurità, "ma il laboratorio è dotato di aria condizionata".

Lo Stawell Underground Physics Laboratory (SUPL) è l'unico laboratorio sotterraneo di fisica nell'emisfero australe e il suo scopo è rispondere a una delle domande fondamentali sul nostro universo:esiste la materia oscura?

Al momento, nonostante decenni di ricerca, l'esistenza delle particelle di materia oscura è teorica, ma il modo in cui si comporta il nostro universo ci dice che qualcosa deve esserci.

Infatti, senza di essa, l'universo come lo conosciamo potrebbe non esistere affatto.

Secondo il professor Barberio, possiamo osservare veramente solo circa il cinque per cento dell'intero universo; il resto è in parte costituito da materia oscura, particelle fondamentali invisibili che costituiscono la maggior parte della materia, non hanno carica elettrica, non producono luce e non interagiscono molto con tutto ciò che possiamo vedere.

"Non importa dove ci troviamo sulla Terra, sotterranea o fuori terra, abbiamo migliaia, se non milioni, di particelle di materia oscura che passano attraverso di noi e non ci fanno nulla. Per queste particelle, siamo trasparenti", afferma il professor Barberio.

Ma perché il laboratorio è in fondo a una miniera d'oro?

"La ricerca sulla materia oscura deve avvenire così in profondità nel sottosuolo per eliminare il 'rumore' e la radiazione cosmica. I raggi cosmici sono assorbiti dalla roccia, quindi se vai abbastanza in profondità, puoi ridurli quasi a zero", afferma il professor Barberio.

Gli scienziati italiani che lavorano al progetto DAMA/LIBRA affermano di aver rilevato la materia oscura nel laboratorio sotterraneo del Gran Sasso che si trova all'interno di una montagna, ma il segnale che hanno rilevato oscilla durante tutto l'anno, in linea con le stagioni della Terra.

"Mentre la Terra ruota attorno al Sole, le particelle di materia oscura vengono sospinte verso di noi da un vento contrario o da un vento contrario. Se è un vento contrario, c'è più materia oscura, se è un vento contrario ce n'è meno", afferma il professor Barberio.

Ed ecco perché nell'emisfero sud c'è il laboratorio SUPL, dove si possono replicare i test italiani e si possono escludere variazioni stagionali.

Il laboratorio stesso assomiglia un po' alla tana sotterranea di un cattivo di Bond. Il professor Barberio è d'accordo.

"Fa tutto parte del mio piano segreto per conquistare il mondo." Non riesce a tirare fuori la risata malvagia.

Il principale esperimento condotto nel laboratorio sotterraneo è noto come Sodio Ioduro con Active Background Rejection Experiment South (o SABRE South in breve).

Il dispositivo utilizzato per rilevare la materia oscura occuperà quasi un terzo del laboratorio completamente sterile che misura 33 metri di lunghezza e 10 metri di larghezza con un soffitto alto 14 metri.

Utilizzerà sette cristalli di ioduro di sodio ultrapuro alloggiati in cilindri e avvolti in rame, con due strumenti molto sensibili, chiamati fotomoltiplicatori, alle due estremità.

Questi sette cristalli, che vengono coltivati ​​negli Stati Uniti e in Cina, vengono quindi alloggiati in un serbatoio protetto dalle radiazioni riempito con circa 12 tonnellate di un liquido chiamato benzene.

"Se le particelle di materia oscura interagiscono con il cristallo, produce un lampo di luce che verrà captato dai fotomoltiplicatori", afferma il professor Barberio.

"Molti esperimenti hanno provato con molti elementi diversi, ma è stato l'esperimento DAMA/LIBRA in Italia utilizzando il cristallo di ioduro di sodio che ha prodotto questa luce da quelle che pensiamo siano interazioni con la materia oscura."

• 
• 

E sono le proprietà dello ioduro di sodio che lo rendono così sensibile.

"La materia oscura interagisce con il nucleo del cristallo, quindi la massa del nucleo è importante. A seconda della massa della materia oscura, materiali diversi avranno una sensibilità diversa.

"Quindi, se la materia oscura è una grande massa, un nucleo con una grande massa sarà più sensibile."

A questo punto il professor Barberio nota la mia faccia vuota.

"Pensa a una palla da biliardo. Se hai una palla da biliardo grande e la materia oscura è una palla da biliardo molto più piccola, non sarai in grado di muovere la palla grande, quindi non produrrai un segnale. Ma se la tua materia oscura la palla da biliardo è enorme, schiaccerà tutto.

"Devi avere due palle da biliardo, o nuclei, della stessa dimensione, quindi ottieni un segnale chiaro."

SABRE raccoglierà dati per i prossimi tre anni circa. For context, Italy's DAMA/LIBRA project has been gathering data for more than twenty years.

"It's a difficult experiment to reproduce, it's so sensitive.

"We just need to be able to say 'yes' or 'no' to whether we've seen the same signal as Italy, so it won't take as long.

"But if it's yes—oh gosh."

There are now five other experiments trying to verify the results of the Italian research—in Spain, Korea, Japan, Austria and the US. Which makes it feel like a bit of a race to prove the existence of dark matter.

But with the only dark matter detector in the southern hemisphere, the research team at Stawell—made up of scientists from Swinburne University of Technology, Adelaide University, the Australian National University, University of Sydney and the Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO), as well as the University of Melbourne—is in the box seat to make the major discovery of the century.

Professor Barberio looks outraged when I say this, and then laughs.

"Not just this century—it will be one of the biggest discoveries ever—finding out what the universe is made of." + Esplora ulteriormente

Finding dark matter in the dark