Il lampo di un cristallo luminoso potrebbe aiutarci a trovare WIMP più leggeri e rispondere a domande pesanti sul nostro universo.

Conosciuto anche come particelle massicce che interagiscono debolmente, Le WIMPS sono una particella teorica di materia oscura, la sostanza misteriosa che rappresenta l'85% della massa del nostro universo.

Sappiamo che la materia oscura è là fuori, non l'abbiamo mai rilevato direttamente.

"La materia oscura è uno dei più grandi misteri della fisica, "dice Stefano Derenzo, ricercatore presso il Berkeley Lab del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. "La sua esistenza è stata confermata da molte osservazioni astronomiche attraverso la sua forza gravitazionale sulle stelle, galassie e raggi di luce."

Ma quello che vogliamo ora è la prova fisica dell'esistenza della materia oscura. Ecco perché stiamo cercando WIMP.

Ma cosa succede se stiamo cercando la cosa sbagliata?

Il nome WIMP implica dimensioni "massicce", ma in realtà stiamo parlando di particelle subatomiche. Nello specifico, qualcosa di più pesante di un protone.

È da un po' che cerchiamo WIMP al di sopra della massa del protone, utilizzando un "gran numero di enormi esperimenti ... ma nessun segnale è stato confermato, "dice Stefano.

E se le WIMP non fossero affatto di queste dimensioni? "Non si sa nulla della loro massa, e potrebbero essere molto più leggeri, "dice Stefano.

Se vogliamo cercare WIMP più leggeri, avremo bisogno di un modo per rilevare segnali molto più piccoli. Avremo bisogno di un rivelatore in grado di rispondere a energie migliaia di volte inferiori a quanto ci aspettavamo.

È qui che entra in gioco GaAs.

Arseniuro di gallio in soccorso

Al fine di creare un rilevatore WIMP più sensibile, Stephen ha studiato un cristallo chiamato arseniuro di gallio (GaAs).

I cristalli di GaAs si illuminano quando le particelle si schiantano contro di essi, e brillano più intensamente se si includono atomi di silicio e boro nei cristalli. Quando modificato in questo modo, I cristalli di GaAs emettono un bagliore rilevabile anche in risposta all'urto con particelle subatomiche a bassa energia.

Anche meglio, non c'è postluminescenza.

E il copertoncino? In commercio sono disponibili cristalli di GaAs grandi ed estremamente puri.

Contando i tuoi polli di materia oscura

"È difficile immaginare un materiale migliore per la ricerca [di particelle di materia oscura] in questo particolare intervallo di massa, "dice Stefano.

Certo, un nuovo materiale del rivelatore richiede un nuovo rivelatore. Stephen vorrebbe vedere diversi nuovi rilevatori WIMP sviluppati, incluso uno che utilizza GaAs per cercare segni di materia oscura più chiara.

Spera che un tale rivelatore possa scoprire la prima prova fisica della materia oscura, ma non sta ancora contando i suoi polli.

"È un privilegio lavorare su un problema così importante in fisica, ma la celebrazione dovrà attendere che si vedano chiari segnali, "dice Stefano.

"È possibile che le particelle di materia oscura siano persino più leggere di quelle che possiamo vedere con il GaAs, e la loro scoperta dovrà attendere esperimenti ancora più sensibili".

Questo articolo è apparso per la prima volta su Particle, un sito web di notizie scientifiche con sede a Scitech, Perth, Australia. Leggi l'articolo originale.