Il 2018 è stato un grande anno per la materia oscura.
Come al solito, gli astronomi in realtà non hanno trovato nulla del genere, che è invisibile a tutti i nostri telescopi ma sembra costituire almeno l'80 percento dell'universo in massa.
Sono stati segnalati casi di un uragano di materia oscura, ma in realtà non possiamo vederlo. Fu scoperta una galassia che sembrava non avere alcuna materia oscura, che stranamente avrebbe dimostrato l'esistenza della materia oscura. Ma poi si è scoperto che la galassia potrebbe avere materia oscura dopo tutto - lasciando in dubbio l'esistenza della materia oscura per alcuni fisici. Esperimenti multipli che avrebbero dovuto rilevare direttamente la materia oscura qui sulla Terra non hanno prodotto nulla.
Quindi, da dove vengono gli scienziati a caccia di materia oscura mentre ci dirigiamo verso il 2019? Abbastanza ottimista, tutto sommato. La caccia alla materia oscura si spinge in avanti su tutti i fronti.
Dai massicci rilevatori sotterranei agli enormi rilievi del cielo, ecco i quattro principali passi nella caccia alla materia oscura da guardare nel 2019.
LIGO torna online
Il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), il rivelatore americano che ha osservato direttamente le prime onde gravitazionali nel 2015, inizierà la sua terza serie di osservazioni all'inizio del 2019, raccogliendo più dati che mai dopo una serie di aggiornamenti alle sue apparecchiature.
Cosa sta facendo un rilevatore di onde gravitazionali in un articolo sulla materia oscura? Si scopre che ci sono molte possibilità allettanti per scoprire i suggerimenti della materia oscura usando i dati delle onde gravitazionali - sebbene nessuno di essi sia ancora stato realizzato.
I ricercatori nel 2018 hanno proposto che se un "fotone oscuro" con una leggerissima massa si nascondesse da qualche parte nell'universo, il suo segnale potrebbe apparire nei dati LIGO, causando irregolarità molto specifiche nelle firme delle onde gravitazionali.
"Mostriamo che i rivelatori di onde gravitazionali sia terrestri che futuri spaziali hanno la capacità di fare una scoperta", hanno scritto i ricercatori.
Con LIGO di nuovo online, trovare prove della materia oscura nei dati delle onde gravitazionali è una possibilità reale.
I fisici cercheranno di capire se MiniBooNE ha rinunciato al fantasma di un neutrino
Per tutto il 2018, gli scienziati hanno chiacchierato entusiasti dei risultati intriganti di un esperimento presso il Laboratorio acceleratore nazionale Fermilab, chiamato MiniBooNE, suggerendo la presenza di particelle che non dovrebbero esistere. La migliore spiegazione finora è che esiste un quarto neutrino ancora sconosciuto, chiamato neutrino sterile, che interagisce con il resto dell'universo anche meno degli altri suoi cugini di neutrini.
Alcuni ricercatori ritengono che il neutrino sterile potrebbe essere una particella candidata per la materia oscura e, mentre il 2018 volge al termine, i fisici stanno rafforzando le loro prospettive su questa anomalia. Cerca gli scienziati che pensano in nuovi modi a quei dati e ai neutrini sterili in generale nel 2019.
Prima luce al Large Synoptic Survey Telescope (LSST)
In Cile è in costruzione un telescopio che produrrà immagini dettagliate di vaste regioni del cielo ogni 15 secondi, completando una scansione completa del cielo ogni tre giorni. Nel corso di 10 anni, confronterà queste immagini ancora e ancora per tracciare come il cielo si sposta e cambia, fornendo la risorsa più approfondita di sempre per capire come la materia oscura spinge e attira il cosmo.
Gli scienziati sanno, in linea generale, che la materia oscura modella il modo in cui le galassie e le loro stelle si muovono e interagiscono tra loro. L'obiettivo di LSST è quello di riempire quell'immagine, offrendo un livello di dettaglio senza precedenti su come funziona il cosmo. Ciò dovrebbe offrire agli astrofisici una vasta gamma di dati sulla natura della materia oscura e sul ruolo che svolge nell'universo.
E nel 2019, per la prima volta, i ricercatori apriranno l'occhio di quel telescopio da 6.200 libbre (2.800 chilogrammi) per prendere luce. Le operazioni scientifiche iniziano nel 2022.
La corsa per costruire un rivelatore di prossima generazione si surriscalda
I fisici delle particelle hanno ipotizzato a lungo che il primo segno diretto della materia oscura potrebbe essere una scintilla. Ecco come potrebbe funzionare: poiché la materia oscura si scontra con sostanze inerti in stanze molto buie, quelle sostanze emetterebbero deboli punti di luce. Per decenni, gli scienziati hanno costruito rivelatori secondo questo principio, ma finora nessuno ha prodotto un risultato conclusivo.
Nel 2019, gli scienziati cinesi lavoreranno sodo sulla piattaforma PandaX, che fissa lo xeno per tutto il giorno e la notte alla ricerca di un luccichio. Questi scienziati stanno aggiornando rapidamente il rivelatore per adattarsi a un obiettivo allo xeno di 4 tonnellate (3,6 tonnellate), riferendo che si aspettano di completare gran parte di quel lavoro nel corso del 2019 e del 2020. Il nuovo rivelatore si chiamerà PandaX-xt.
Per non essere da meno, i ricercatori del South Dakota completeranno le fasi più importanti della costruzione su LUX-ZEPLIN, che osserverà ben 10 tonnellate (9 tonnellate) di xeno quasi un miglio sotto la città di Lead, nel South Dakota. Come PandaX-xt, il progetto probabilmente non si concluderà fino al 2020.
L'Italia andrà anche avanti aggiornando il suo rivelatore, opportunamente chiamato XENON, su una scala da 8 tonnellate (7,2 tonnellate). L'aggiornamento, chiamato XENON-nt, dovrebbe essere concluso nel 2019.
La prossima fase
È sempre possibile che qualche esperimento da qualche parte diventi incontrovertibile, prove specifiche dell'esistenza di un particolare tipo di possibile particella di materia oscura. Ma a breve termine, in quasi tutte le aree, i fisici si concentrano sull'uso delle lezioni del passato per informare in futuro cacce più grandi e migliori alla materia oscura. Una scoperta incontrovertibile di materia oscura comparirà nel 2019? Potrebbe essere un po 'ottimista. Ma i fisici che inseguono quell'obiettivo si stanno dirigendo verso il nuovo anno, armandosi di cacciare con più precisione e potenza che mai.
