Come si cattura un WIMP? No, non sto parlando del bullismo sul bambino più debole della classe, sto parlando di particelle voluminose che interagiscono debolmente (quelli WIMP). Sebbene siano "massicci" per definizione, non interagiscono con la forza elettromagnetica (tramite i fotoni), quindi non possono essere "visti" e non interagiscono con la forza nucleare forte, quindi non possono essere "sentiti" dai nuclei atomici. Se non riusciamo a rilevare i WIMP tramite queste due forze, come possiamo mai sperare di rilevarli? Dopotutto, si ipotizza che i WIMP volino attraverso la Terra senza colpire nulla quello interagendo debolmente. Ma a volte, potrebbero scontrarsi con nuclei atomici, ma solo se si scontrassero frontalmente. Questo è un evento molto raro, ma il rilevatore di Xenon sotterraneo di grandi dimensioni (LUX) sarà sepolto nel sottosuolo di 4.800 piedi (1.463 metri, o quasi un miglio) in una vecchia miniera d'oro del Sud Dakota e gli scienziati sperano che quando uno sfortunato WIMP si imbatterà in uno xeno atomo, verrà catturato un lampo di luce, a significare il prima prova sperimentale della materia oscura…
Le galassie osservate dalla Terra hanno alcune strane qualità. Il problema più grande per i cosmologi è stato quello di spiegare perché le galassie (compresa la Via Lattea) sembrano avere più massa di quanto si possa osservare contando le stelle e tenendo conto della sola polvere interstellare. In effetti, il 96% della massa dell'Universo non può essere osservato. Si ritiene che il 22% di questa massa mancante sia trattenuto in "materia oscura" (il 74% è considerato "energia oscura"). Si ipotizza che la materia oscura assuma molte forme. Si pensa che gli oggetti Halo compatti astronomici massicci (corpi astronomici contenenti materiale barionico ordinario che non possono essere osservati; come stelle di neutroni o pianeti orfani), neutrini e WIMPS contribuiscono a questa massa mancante. Sono in corso molti esperimenti per rilevare ciascun collaboratore. I buchi neri possono essere rilevati indirettamente osservando le interazioni nel centro delle galassie (o effetti della lente gravitazionale), i neutrini possono essere rilevati in enormi serbatoi di fluido sepolto in profondità nel sottosuolo, ma come si possono rilevare i WIMP? Sembra che un rilevatore WIMP debba estrarre una foglia dai libri del rivelatore di neutrini - deve iniziare a scavare.
Per evitare interferenze da radiazioni come i raggi cosmici, i rivelatori a bassa energia come i "telescopi" di neutrini sono sepolti ben al di sotto della superficie terrestre. I vecchi pozzi delle miniere sono i candidati ideali in quanto il foro è già lì per l'installazione della strumentazione. I rilevatori di neutrini sono enormi contenitori di acqua (o qualche altro agente) con rilevatori altamente sensibili posizionati all'esterno. Un esempio è il rivelatore di neutrini Super Kamiokande in Giappone che contiene una grande quantità di acqua ultra purificata, del peso di 50.000 tonnellate (nella foto a sinistra). Quando un neutrino che interagisce debolmente colpisce una molecola d'acqua nel serbatoio, viene emesso un lampo di radiazione Cherenkov e viene rilevato un neutrino. Questo è il principio alla base del nuovo rivelatore allo xeno sotterraneo di grandi dimensioni (LUX) che utilizzerà 600 libbre (272 kg) di xeno liquido sospeso in un serbatoio alto 25 piedi di acqua pura. Se i WIMP esistono al di là dei regni della teoria, si spera che queste particelle voluminose che interagiscono debolmente si scontrino frontalmente con un atomo di xeno e, come i loro cugini leggeri, emettono un lampo di luce.
Robert Svoboda e Mani Tripathi, professori della UC Davis, hanno ottenuto $ 1,2 milioni in National Science Foundation (NSF) e finanziamenti del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti per il progetto (questo è il 50% del totale richiesto). Rispetto al Large Hadron Collider (LHC) che costa miliardi di euro per essere costruito, LUX è un progetto altamente economico considerando lo scopo di ciò che potrebbe scoprire. Dovrebbero esserci prove sperimentali di un'interazione WIMP, le conseguenze saranno enormi. Potremo iniziare a capire le origini dei WIMP e la loro distribuzione mentre la Terra attraversa la possibile alone di materia oscura che si osserva indirettamente esistere nella Via Lattea.
Rilevare la materia oscura "sarebbe il più grande affare dalla ricerca dell'antimateria negli anni '30."- Professor Mani Tripathi, co-investigatore LUX, UC Davis.
La miniera d'oro nel South Dakota fu chiusa nel 2000 e nel 2004 i lavori iniziarono a sviluppare il sito in un laboratorio sotterraneo. LUX sarà il primo grande esperimento ad essere ospitato lì. Si spera che l'installazione inizi a fine estate, dopo che l'acqua è stata pompata fuori dalla miniera.
Fonte originale: UC Davis News
