In un'ex miniera d'oro a un miglio sottoterra, all'interno di un serbatoio di titanio riempito con un raro gas liquefatto, gli scienziati hanno iniziato la ricerca di ciò che finora è stato introvabile:la materia oscura.

Gli scienziati sono abbastanza sicuri che le cose invisibili costituiscano la maggior parte della massa dell'universo e dicono che non saremmo qui senza di essa, ma non sanno di cosa si tratta. La corsa per risolvere questo enorme mistero ha portato una squadra nelle profondità di Lead, nel South Dakota.

La domanda per gli scienziati è fondamentale, afferma Kevin Lesko, fisico del Lawrence Berkeley National Laboratory. "Cos'è questo posto fantastico in cui vivo? In questo momento, il 95% è un mistero."

L'idea è che un miglio di terra e roccia, un serbatoio gigante, un secondo serbatoio e il titanio più puro del mondo bloccheranno quasi tutti i raggi cosmici e le particelle che sfrecciano intorno e attraverso tutti noi ogni giorno. Ma le particelle di materia oscura, pensano gli scienziati, possono evitare tutti questi ostacoli. Sperano che uno possa volare nella vasca dello xeno liquido nel serbatoio interno e schiantarsi contro un nucleo di xeno come due palline in una partita a biliardo, rivelando la sua esistenza in un lampo di luce visto da un dispositivo chiamato "la camera di proiezione del tempo".

Gli scienziati hanno annunciato giovedì che la ricerca quinquennale da 60 milioni di dollari è finalmente iniziata due mesi fa dopo un ritardo causato dalla pandemia di COVID-19. Finora il dispositivo non ha trovato... nulla. Almeno nessuna materia oscura.

Va bene, dicono. L'apparecchiatura sembra funzionare per filtrare la maggior parte delle radiazioni di fondo che speravano di bloccare. "Per cercare questo tipo molto raro di interazione, il lavoro numero uno è prima di tutto sbarazzarsi di tutte le normali sorgenti di radiazioni, che travolgerebbero l'esperimento", ha affermato il fisico dell'Università del Maryland Carter Hall.

E se tutti i loro calcoli e teorie sono corretti, pensano che vedranno solo un paio di fugaci segni di materia oscura all'anno. Il team di 250 scienziati stima che otterranno 20 volte più dati nei prossimi due anni.

Al termine dell'esperimento, la possibilità di trovare materia oscura con questo dispositivo è "probabilmente inferiore al 50% ma superiore al 10%", ha affermato Hugh Lippincott, fisico e portavoce dell'esperimento in una conferenza stampa di giovedì.

Anche se è tutt'altro che una cosa certa, "hai bisogno di un po' di entusiasmo", ha detto Lesko di Lawrence Berkeley. "Non entri nella fisica delle ricerche rare senza qualche speranza di trovare qualcosa."

Due enormi argani dell'era della Depressione gestiscono un ascensore che porta gli scienziati a quello che viene chiamato l'esperimento LUX-ZEPLIN nel Sanford Underground Research Facility. Una discesa di 10 minuti termina in un tunnel con pareti fresche al tatto rivestite di rete. Ma la vecchia miniera ammuffita porta presto a un laboratorio high-tech dove lo sporco e la contaminazione sono il nemico. I caschi vengono sostituiti con nuovi più puliti e un doppio strato di stivaletti azzurri copre gli stivali di sicurezza con punta in acciaio.

Il cuore dell'esperimento è il gigantesco serbatoio chiamato criostato, ha detto l'ingegnere capo Jeff Cherwinka in un tour del dicembre 2019 prima che il dispositivo fosse chiuso e riempito. Lo ha descritto come "come un thermos" fatto di "forse il titanio più puro al mondo" progettato per mantenere freddo lo xeno liquido e ridurre al minimo la radiazione di fondo.

Lo xeno è speciale, ha spiegato il coordinatore della fisica dell'esperimento Aaron Manalaysay, perché consente ai ricercatori di vedere se una collisione avviene con uno dei suoi elettroni o con il suo nucleo. Se qualcosa colpisce il nucleo, è più probabile che sia la materia oscura che tutti cercano, ha detto.

Questi scienziati hanno provato un esperimento simile, più piccolo qui anni fa. Dopo essere usciti vuoti, hanno pensato che dovevano andare molto più grandi. Un altro esperimento su larga scala è in corso in Italia gestito da un team rivale, ma finora non sono stati annunciati risultati.

Gli scienziati stanno cercando di capire perché l'universo non è quello che sembra.

Una parte del mistero è la materia oscura, che ha di gran lunga la maggior parte della massa nel cosmo. Gli astronomi sanno che è lì perché quando misurano le stelle e altra materia regolare nelle galassie, scoprono che non c'è abbastanza gravità per tenere insieme questi ammassi. Se non ci fosse nient'altro là fuori, le galassie "si sarebbero separate rapidamente", ha detto Manalaysay.

"È essenzialmente impossibile comprendere la nostra osservazione della storia, del cosmo evolutivo senza la materia oscura", ha detto Manalaysay.

Lippincott, fisico dell'Università della California, Santa Barbara, ha affermato che "non saremmo qui senza la materia oscura".

Quindi, mentre ci sono pochi dubbi sull'esistenza della materia oscura, ci sono molti dubbi su cosa sia. La teoria principale è che coinvolge cose chiamate WIMP, particelle massicce che interagiscono debolmente.

In tal caso, LUX-ZEPLIN potrebbe essere in grado di rilevarli. Vogliamo trovare "dove possono nascondersi i deboli", ha detto Lippincott. + Esplora ulteriormente

I ricercatori registrano l'avvio di successo del rivelatore di materia oscura in una struttura di ricerca sotterranea

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