Materia oscura: è invisibile, è inafferrabile, controversa ... ed è ovunque - nell'Universo, sì, ma soprattutto nel mondo dell'astrofisica, dove i ricercatori hanno tentato esaustivamente di rivelare la sua vera identità per decenni.
Ora, gli scienziati con l'esperimento internazionale Super Cryogenic Dark Matter Search (SuperCDMS) stanno segnalando il rilevamento di una particella che si ritiene costituisca la materia oscura: una particella voluminosa che interagisce debolmente o WIMP. Secondo un comunicato stampa della Texas A&M University (il cui fisico ad alta energia Rupak Mahapatra è il principale investigatore dell'esperimento) SuperCDMS ha identificato un segnale simile a WIMP a livello di 3 sigma, che indica una probabilità del 99,8 percento di una scoperta effettiva - un "suggerimento concreto", come viene chiamato.
"Nella fisica delle alte energie, una scoperta è rivendicata solo a 5-sigma o meglio", ha detto Mahapatra. “Quindi questo è certamente molto eccitante, ma non completamente convincente per gli standard. Abbiamo solo bisogno di più dati per essere sicuri. Per ora, dobbiamo convivere con questo allettante suggerimento di uno dei più grandi enigmi del nostro tempo. "
Se questo è davvero un WIMP, sarà la prima volta che una tale particella è stata osservata direttamente, fornendo maggiori informazioni su ciò che la materia oscura è ... o non lo è.
Notoriamente sfuggenti, i WIMP raramente interagiscono con la materia normale e quindi sono difficili da rilevare. Gli scienziati credono che occasionalmente rimbalzino o si disperdano come palle da biliardo da nuclei atomici, lasciandosi dietro una piccola quantità di energia che può essere rintracciata da rilevatori nel sottosuolo sotterraneo, collettori di particelle come il Large Hadron Collider al CERN e persino strumenti nello spazio come il Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) montato sulla Stazione Spaziale Internazionale.
L'esperimento CDMS, situato a mezzo miglio sotterraneo nella miniera di Soudan nel nord del Minnesota e gestito dal Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, è alla ricerca di materia oscura dal 2003. L'esperimento utilizza una tecnologia rivelatore molto sofisticata e analisi avanzate tecniche per consentire agli obiettivi di germanio e silicio raffreddati criogenicamente (temperatura quasi assoluta a zero a -460 gradi F) di cercare il raro rinculo di particelle di materia oscura.
Questo rilevamento appena annunciato proviene effettivamente dai dati acquisiti durante una fase precedente dell'esperimento.
"Questo risultato deriva dai dati raccolti alcuni anni fa utilizzando rivelatori di silicio prodotti a Stanford che ora sono defunti", ha detto Mahapatra. "Il crescente interesse nella regione WIMP a bassa massa ci ha motivato a completare l'analisi dell'esposizione del rivelatore di silicio, che è meno sensibile del germanio per masse WIMP superiori a 15 giga-elettronvolt [una GeVa equivale a un miliardo di volt di elettroni] ma più sensibile per masse inferiori. L'analisi ha prodotto tre eventi e lo sfondo stimato è di 0,7 eventi. "
Sebbene Mahapatra affermi che il risultato è certamente incoraggiante e degno di ulteriori indagini, avverte che non dovrebbe ancora essere considerato una scoperta.
"Siamo sicuri solo del 99,8 percento e vogliamo essere sicuri del 99,9999 percento", ha detto Mahapatra. “A 3-sigma, hai un accenno di qualcosa. A 4-sigma, hai prove. A 5-sigma, hai una scoperta. ”
"In medicina, puoi dire che stai curando il 99,8 percento dei casi, e va bene. Quando dici di aver fatto una scoperta fondamentale nella fisica delle alte energie, non puoi sbagliare. "
- Dr. Rupak Mahapatra, investigatore principale del SuperCDMS, Texas A&M University
La collaborazione continuerà a sondare questo settore WIMP utilizzando i rilevatori di germanio operativi dell'esperimento SuperCDMS Soudan e sta prendendo in considerazione l'utilizzo di rilevatori al silicio da 6 pollici più grandi e avanzati sviluppati presso il Dipartimento di ingegneria elettrica del Texas A&M in futuri esperimenti.
Il team ha dettagliato i suoi risultati in un articolo pubblicato su arXiv che alla fine apparirà inLettere di revisione fisica. Mahapatra annuncerà anche i risultati oggi alle 12:00. CDT in un discorso al Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy.
Fonte: Texas A&M University
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