LATO OSCURO

Laboratori Gran Sasso, un detective hi-tech sulle tracce della materia oscura

Inaugurato l’esperimento DarkSide-50

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Laboratori Gran Sasso, un detective hi-tech sulle tracce della materia oscura

Laboratori del Gran Sasso

ABRUZZO. Indagare il lato oscuro del nostro universo. È la missione di DarkSide-50, il nuovo detective hi-tech, inaugurato ufficialmente oggi ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), dove lo scorso aprile aveva iniziato a raccogliere i primi dati come da progetto. 

All’evento hanno preso parte Stefano Ragazzi, direttore dei LNGS, Fernando Ferroni, presidente dell’INFN, John Phillips, ambasciatore Usa in Italia, Cristian Galbiati della Princeton University, che coordina la collaborazione assieme a Gioacchino Ranucci dell’INFN, Ken Havens della Kinder Morgan, l’azienda che fornisce l’argon radiopuro necessario all’esperimento, Jim Whitmore della National Science Fundation (NSF) degli Stati Uniti, che, assieme all’INFN e al Department Of Energy (DOE), finanzia DarkSide.

 «L'importanza di questo progetto, che oggi viene lanciato, è testimoniata da chi a questo evento partecipa, - commenta Fernando Ferroni, presidente dell’INFN - una grande collaborazione dell'INFN con le due grandi agenzie americane, i contorni di valenza industriale nel nostro paese e sopratutto la convinzione di costruire il miglior rivelatore possibile nel suo campo per la ricerca dell’elusiva materia oscura».
«La partenza di DarkSide-50 corona uno sforzo pluriennale: ringraziamo INFN, NSF, e DOE per il loro supporto”, sottolinea Cristian Galbiati, uno dei due coordinatori dell’esperimento, ricercatore all’INFN di Milano e professore alla Princeton University. “I test effettuati prima della partenza - prosegue Galbiati - hanno già dimostrato che la tecnologia di DarkSide si presta in maniera unica a realizzare un programma di completa esplorazione della materia oscura a fondo nullo».

«DarkSide rappresenta un grande salto di qualità nell’ambito della tematica di frontiera della ricerca della materia oscura» spiega Gioacchino Ranucci ricercatore della Sezione INFN di Milano alla guida del progetto assieme a Galbiati. «Con il suo nocciolo di Argon ultrapuro contornato da un sofisticato sistema di veti contro le possibili sorgenti di disturbo, l’apparato è in grado di condurre la sua indagine in una situazione ideale di pressoché totale assenza di fondo, condizione indispensabile per identificare con assoluta chiarezza le elusive e sfuggenti particelle di materia oscura», conclude Ranucci.
«“Potremo cercare la materia oscura in una scala di masse molto alte, anche ben al di sopra di 10 TeV, - riprende Galbiati - e quindi a energie inaccessibili persino agli esperimenti che operano al CERN. Così i Laboratori del Gran Sasso diventano la vera energy frontier per la ricerca di nuova fisica oltre il modello standard».

«Inoltre, ultimo aspetto ma non meno rilevante, la ricerca e lo sviluppo tecnologici che abbiamo condotto per realizzare il progetto, hanno ora anche un forte impatto sugli studi di tecniche diagnostiche mediche avanzate: lo testimoniano il progetto Aria, che nasce da un’iniziativa congiunta tra INFN e Regione Autonoma della Sardegna, e il progetto 3Dπ, nato al Gran Sasso e presentato per la prima volta quest’oggi», conclude Galbiati.

 L’ESPERIMENTO
All’interno dei laboratori sotterranei di fisica astroparticellare più grandi al mondo, sotto il massiccio del Gran Sasso, protetto dai raggi cosmici che piovono incessantemente sulla Terra da uno scudo di 1400 metri di roccia, DarkSide cercherà di catturare le tracce lasciate direttamente dalle particelle di materia oscura, quando interagiscono con l’argon liquido estremamente radiopuro (cioè a bassissimo contenuto di radioattività), che costituisce il cuore dell’esperimento. 

DarkSide è, infatti, un rivelatore cilindrico riempito con 150 Kg di argon liquido purissimo e ricoperto di fotomoltiplicatori, occhi tecnologici ultrasensibili che raccolgono il segnale emesso nell’interazione delle particelle di materia oscura con l’argon. Per riuscire a rivelare questi eventi rarissimi, finora mai osservati, è necessario operare in un ambiente con bassissimo rumore di fondo, da qui l’esigenza di utilizzare come mezzo di interazione un materiale purissimo, come l’argon proveniente da giacimenti minerari del Colorado, negli Stati Uniti. Per assicurasi un così alto livello di radiopurezza, infatti, l’argon viene estratto dal sottosuolo dove, grazie al terreno sovrastante, giaceva naturalmente protetto dal bombardamento dei raggi cosmici. 

Finanziato con gli essenziali contributi dell’INFN, della NSF e del DOE, DarkSide nasce dallo sforzo di una vasta collaborazione internazionale, di cui l’INFN e l’Università di Princeton sono leader, e alla quale partecipano gruppi provenienti da Francia, Polonia, Ucraina, Russia e Cina.

 LA MATERIA OSCURA 
Nonostante costituisca ben il 26% di ciò che esiste nel nostro universo, e sia in quantità cinque volte maggiore rispetto alla materia ordinaria, di cui è fatto tutto ciò che conosciamo, la sua natura ci è ancora sconosciuta. Non riusciamo a vederla, apparentemente non interagisce con i nostri strumenti, ma sappiamo che esiste perché tiene insieme le galassie con la sua attrazione gravitazionale. Riuscire a rivelare e studiare la materia oscura è una delle sfide fondamentali della fisica contemporanea, nell’impervia e affascinante strada verso la comprensione ultima di come è fatto l’universo che ci ospita.