Un gruppo di fisici dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, i più grandi laboratori sotterranei del mondo in cui si realizzano esperimenti di fisica delle particelle, astrofisica delle particelle e astrofisica nucleare, sostiene di avere trovato particelle di materia oscura, una delle grandi questioni aperte sulla costituzione dell’Universo. La scoperta è stata presentata da Rita Bernabei dell’Isituto di Fisica Nucleare (INFN) durante il congresso dei fisici delle particelle che si è recentemente tenuto a Venezia.

Bernabei e i colleghi del suo gruppo sostengono di avere osservato materia oscura con lo strumento DAMA/LIBRA (Dark Matter Large Sodium Iodide Bulk for Rare Processes) che si trova nelle profondità del massiccio abruzzese.

La materia oscura è stata ipotizzata dai cosmologi per spiegare l’inspiegabile discrepanza tra la materia che si osserva con i telescopi in tutte le lunghezze d’onda, dalle onde radio ai raggi gamma, rispetto agli effetti gravitazionali misurati. La massa necessaria per produrre tali effetti risulta essere molto superiore a quella visibile: le proporzioni sono circa 4% di materia normale, 26% di materia oscura non rivelabile con nessun telescopio e il rimanente 70% di un qualcosa che oggi si definisce energia oscura, ma che non è ancora chiaro che cosa sia.

Per quanto riguarda il 26% di materia oscura, la maggior parte delle teorie attuali ipotizza che sia costituita da una qualche forma di particelle che interagiscono pochissimo o per niente con il resto della materia normale. È probabile quindi che la materia oscura possa essere identificata solo indirettamente, attraverso i suoi effetti gravitazionali, per esempio sulla rotazione delle galassie.

Il gruppo di Bernabei ha usato 250 kg di ioduro di sodio sotto forma di 25 cristalli di elevatissima radiopurezza e ha registrato i lampi di luce che vengono emessi dai cristalli quando vengono attraversati dalle particelle di materia oscura dell'alone galattico. Nell’esperimento hanno cercato di misurare delle collisioni dirette tra particelle di materia oscura e nuclei atomici, e sostengono che le fluttuazioni osservate possono essere imputabili al passaggio di materia oscura. I dettagli dell’esperimento e delle misure sono stati pubblicati su due articoli (1, 2) postati su ArXiv, l’archivio libero dove i fisici di tutto il mondo condividono le loro ricerche, ancora prima di essere pubblicate su riviste specializzate.

Questa importante conferma entra ora nel vivace dibattito in corso da alcuni anni sulla natura e composizione della materia oscura, dibattito portato avanti anche da altri gruppi nel mondo, che però non sono mai riusciti a trovare delle testimonianze affidabili del passaggio di particelle di materia oscura.

In queste ricerche i Laboratori del Gran Sasso sono al centro dell’attenzione internazionale per i risultati raggiunti e per i nuovi importanti esperimenti in preparazione, come WARP e Xenon che usano liquidi criogenici e CRESST che usa cristalli raffreddati a bassissima temperatura.

Altre novità potrebbero scaturire presto dall’entrata in funzione del grande acceleratore LHC al CERN di Ginevra che potrebbe produrre direttamente le particelle responsabili della materia oscura.