Far luce sulla materia oscura
Nonostante la materia oscura costituisca quasi l’80 % della materia dell’universo, continua essenzialmente a rimanere un mistero. «Sebbene siano presenti prove schiaccianti sull’esistenza della materia oscura sull’intera scala cosmologica, ad oggi nessun esperimento è riuscito nell’intento di individuare questa sostanza sfuggente», afferma Kai Schmidt-Hoberg, fisico presso il centro di ricerca DESY. «In quanto tale, quando si tratta di comprendere in cosa consista la materia oscura e come funzioni, rimaniamo per lo più all’oscuro». Schmidt-Hoberg è alla guida del progetto NewAve, finanziato dall’UE, che si propone di sciogliere l’enigma della materia oscura e, per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori stanno costruendo modelli teorici di materia oscura e analizzando nuove tracce di collisione. Inoltre, stanno sviluppando nuove tecniche per effettuare il confronto e l’interpretazione di esperimenti di rilevamento diretto, individuando sonde astrofisiche che vincolino o diano prova delle auto-interazioni della materia oscura.
Ampliare l’orizzonte sperimentale
Il progetto del Consiglio europeo della ricerca si è avvalso di un approccio multidisciplinare, riunendo esperti appartenenti all’ambito della fisica teorica e sperimentale delle particelle, dell’astrofisica e della cosmologia. «L’obiettivo di questo progetto era di ampio respiro poiché teneva conto delle diverse possibili incarnazioni della materia oscura nella cornice di una serie di ambiti differenti», spiega Schmidt-Hoberg. I ricercatori hanno lavorato a stretto contatto con diversi scienziati sperimentali utilizzando varie tecnologie. Ad esempio, i ricercatori coinvolti nel progetto NewAve, hanno impiegato apparecchiature ad alta energia, tra cui il Large Hadron Collider, acceleratori a basso consumo energetico, quale Belle II e compiuto esperimenti del tipo NA62, di rilevamento del decadimento delle particelle. Secondo Schmidt-Hoberg, queste collaborazioni hanno condotto a strategie di ricerca innovative, determinanti per sfruttare appieno gli impianti sperimentali e sostenerne la ricerca sulla materia oscura. Ad esempio, i ricercatori hanno riscontrato nuove tracce che è possibile osservare tramite gli esperimenti esistenti. Inoltre, hanno esaminato quali potrebbero essere gli elementi necessari ai nuovi esperimenti di progettazione per occuparsi degli scenari più interessanti della materia oscura. «Malgrado non esista ancora un segnale sperimentale chiaro per la particella sfuggente della materia oscura, il progetto NewAve ha fornito ulteriori opzioni al nostro orizzonte sperimentale», osserva Schmidt-Hoberg. «Di conseguenza, ora abbiamo maggiori probabilità di scoperta durante ricerche future».
La ricerca continua
Il progetto ha prodotto un numero notevole di pubblicazioni scientifiche. «Prevedo che alcune di queste sortiranno un impatto duraturo sull’intera comunità impegnata nella ricerca della materia oscura», conclude Schmidt-Hoberg. «La migliore comprensione teorica della materia oscura scaturita da questo progetto spianerà la strada alla nostra incessante ricerca per arrivare alla materia oscura». Schmidt-Hoberg ha potuto inoltre trarre dei vantaggi personali da questo progetto, garantendosi, grazie al successo del progetto, una posizione come membro permanente del personale del DESY Theory Group: un ruolo che gli permetterà di proseguire il suo lavoro sulla materia oscura.
Parole chiave
NewAve, materia oscura, tracce di collisione, fisica, astrofisica, cosmologia