Gli ultimi decenni hanno inaugurato un'era straordinaria nella scienza della cosmologia. Una vasta gamma di misurazioni ad alta precisione ci ha permesso di ricostruire la storia del nostro universo con dettagli straordinari.

E quando confrontiamo diverse misurazioni - del tasso di espansione dell'universo, i modelli di luce rilasciati nella formazione dei primi atomi, le distribuzioni nello spazio di galassie e ammassi di galassie e le abbondanze di varie specie chimiche – scopriamo che raccontano tutte la stessa storia, e tutti supportano la stessa serie di eventi.

Questa linea di ricerca ha, francamente, avuto più successo di quanto penso avessimo il diritto di sperare. Sappiamo di più sull'origine e la storia del nostro universo oggi di quanto quasi chiunque qualche decennio fa avrebbe immaginato che avremmo imparato in così poco tempo.

Ma nonostante questi notevolissimi successi, resta ancora molto da imparare. E in qualche modo, le scoperte fatte negli ultimi decenni hanno sollevato tante nuove domande quante hanno risposto.

Uno dei più irritanti arriva al cuore di ciò di cui è fatto il nostro universo. Le osservazioni cosmologiche hanno determinato la densità media della materia nel nostro universo con una precisione molto elevata. Ma questa densità risulta essere molto maggiore di quella che può essere spiegata con gli atomi ordinari.

Dopo decenni di misurazioni e dibattiti, ora siamo fiduciosi che la stragrande maggioranza della materia del nostro universo - circa l'84 percento - non sia composta da atomi, o di qualsiasi altra sostanza nota. Sebbene possiamo sentire l'attrazione gravitazionale di quest'altra materia, e dici chiaramente che è lì, semplicemente non sappiamo cosa sia. Questa roba misteriosa è invisibile, o almeno quasi. In mancanza di un nome migliore, la chiamiamo "materia oscura". Ma nominare qualcosa è molto diverso dal capirlo.

Da quasi tutto il tempo che sappiamo dell'esistenza della materia oscura, fisici e astronomi hanno escogitato modi per cercare di scoprire di cosa è fatto. Hanno costruito rilevatori ultrasensibili, dispiegato in profonde miniere sotterranee, nel tentativo di misurare gli impatti delicati delle singole particelle di materia oscura che collidono con gli atomi.

Hanno costruito telescopi esotici, sensibili non alla luce ottica ma ai raggi gamma meno familiari, raggi cosmici e neutrini - per cercare la radiazione ad alta energia che si pensa sia generata attraverso le interazioni delle particelle di materia oscura.

E abbiamo cercato segni di materia oscura usando macchine incredibili che accelerano fasci di particelle – tipicamente protoni o elettroni – fino alle più alte velocità possibili, e poi sbatterli l'uno contro l'altro nel tentativo di convertire la loro energia in materia. L'idea è che queste collisioni potrebbero creare sostanze nuove ed esotiche, forse includendo i tipi di particelle che compongono la materia oscura del nostro universo.

Di recente, un decennio fa, la maggior parte dei cosmologi, me compreso, era ragionevolmente fiduciosa che presto avremmo iniziato a risolvere il puzzle della materia oscura. Dopotutto, c'era un ambizioso programma sperimentale all'orizzonte, che abbiamo anticipato ci permetterebbe di identificare la natura di questa sostanza e di cominciare a misurarne le proprietà. Questo programma includeva l'acceleratore di particelle più potente del mondo, il Large Hadron Collider, nonché una serie di altri nuovi esperimenti e potenti telescopi.

Ma le cose non sono andate come ci aspettavamo. Sebbene questi esperimenti e osservazioni siano stati condotti bene o meglio di quanto avremmo potuto sperare, le scoperte non sono venute.

Negli ultimi 15 anni, Per esempio, gli esperimenti progettati per rilevare singole particelle di materia oscura sono diventati un milione di volte più sensibili, eppure non sono apparsi segni di queste particelle sfuggenti. E sebbene il Large Hadron Collider si sia comportato magnificamente secondo tutti gli standard tecnici, ad eccezione del bosone di Higgs, non sono state scoperte nuove particelle o altri fenomeni.

L'ostinata elusività della materia oscura ha lasciato molti scienziati sorpresi e confusi. Avevamo quelle che sembravano ottime ragioni per aspettarci che le particelle di materia oscura venissero scoperte ormai. Eppure la caccia continua, e il mistero si infittisce.

In molti modi, abbiamo solo domande più aperte ora rispetto a dieci o due anni fa. E a volte, può sembrare che più precisamente misuriamo il nostro universo, meno lo capiamo. Per tutta la seconda metà del XX secolo, i fisici teorici delle particelle erano spesso molto bravi a prevedere i tipi di particelle che sarebbero state scoperte man mano che gli acceleratori diventavano sempre più potenti. È stata una corsa davvero impressionante.

Ma la nostra prescienza sembra essere giunta al termine:le particelle a lungo previste associate alle nostre teorie preferite e più ben motivate si sono ostinatamente rifiutate di apparire. Forse le scoperte di tali particelle sono dietro l'angolo, e la nostra fiducia sarà presto ristabilita. Ma in questo momento, sembra esserci poco supporto per tale ottimismo.

In risposta, frotte di fisici stanno tornando alle loro lavagne, rivisitare e rivedere i propri presupposti. Con ego ferito e un po' più di umiltà, stiamo disperatamente cercando di trovare un nuovo modo per dare un senso al nostro mondo.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.