La teoria fisica suggerisce che l'universo sia costituito in gran parte da un tipo di materia che non emette, assorbire o riflettere la luce, e quindi non possono essere osservati utilizzando metodi di rilevamento convenzionali. Questo tipo di materia, chiamata materia oscura, finora non è mai stato osservato o rilevato sperimentalmente.

Il rilevamento della materia oscura si è finora dimostrato incredibilmente impegnativo, tuttavia potrebbe essere molto più semplice se questo tipo di materia fosse concentrato in oggetti macroscopici. Infatti, alcuni fisici hanno suggerito che la materia oscura, o almeno una sua componente chiave, possono essere costituiti da oggetti scuri compatti (CDO), che si presume esibiscano piccole interazioni non gravitazionali con la materia normale.

Charles Horowitz e Rudolf Widmer-Schnidrig, due ricercatori dell'Università dell'Indiana e dell'Osservatorio della Foresta Nera (BFO) in Germania, rispettivamente, hanno recentemente condotto uno studio sull'uso dei gravimetri per la ricerca di oggetti compatti di materia oscura (CDO) all'interno della Terra. La loro carta, pubblicato in Lettere di revisione fisica , mette in evidenza il potenziale dell'utilizzo di gravimetri superconduttori nella continua ricerca della materia oscura.

"Gran parte dell'universo è fatto di materia oscura sconosciuta, " Horowitz ha detto a Phys.org. "Nel nostro lavoro precedente, abbiamo cercato grumi di materia oscura, che chiamiamo oggetti oscuri compatti, CDO, nelle stelle di neutroni o nel sole. Poiché la materia oscura può interagire molto debolmente con la materia normale, può muoversi all'interno di corpi normali in modi che la materia convenzionale non può fare."

La teoria dell'astrofisica suggerisce che la materia oscura ha interazioni gravitazionali con la materia normale. La ricerca di CDO utilizzando strumenti in grado di rilevare le differenze nelle forze gravitazionali tra un luogo e l'altro sembra quindi un'opzione promettente.

Con questo in testa, Horowitz e Widmer-Schnidrig hanno deciso di studiare il potenziale della ricerca di CDO utilizzando gravimetri, dispositivi altamente sensibili in grado di misurare l'accelerazione che deriva dalla gravità con notevole precisione. Sulla terra, l'accelerazione di gravità è approssimativamente g(t) =9,8 m/s ² , mentre un gravimetro può misurare le variazioni di questo numero dalla 12a cifra a circa 12 cifre (con una precisione di una parte per trilione).

"La gravità di un CDO cambierà leggermente il valore di g man mano che il CDO si avvicina o si allontana dal gravimetro, Horowitz ha detto. "Cerchiamo una dipendenza dal tempo da g(t) che cambi con il periodo di 55 minuti dell'orbita del CDO all'interno della Terra".

Horowitz e Widmer-Schnidrig hanno calcolato che il CDO che si muove nel nucleo interno della Terra avrebbe un periodo orbitale di quasi 55 minuti, e produrrebbe un segnale dipendente dal tempo in un gravimetro. I dati raccolti utilizzando gravimetri superconduttori, però, esclude la presenza di tali oggetti all'interno del nucleo terrestre, a meno che questi oggetti non abbiano una massa estremamente bassa o un raggio orbitale ridotto.

Nel futuro, i ricercatori vorrebbero ripetere il loro studio utilizzando gravimetri con una maggiore sensibilità o concentrandosi su altri corpi celesti. Il loro lavoro potrebbe anche ispirare i fisici di altre istituzioni in tutto il mondo a condurre esperimenti simili usando i gravimetri.

"Abbiamo mostrato come utilizzare la sensibilità dei gravimetri per sondare una possibile forma di materia oscura, " Horowitz ha detto. "Abbiamo dimostrato che tali oggetti non si muovono all'interno della Terra a meno che la loro massa e/o il raggio orbitale siano molto piccoli. Nel nostro lavoro futuro, abbiamo in programma di provare a migliorare la sensibilità della nostra ricerca e possibilmente cercare CDO in altri corpi del sistema solare".

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