Un nuovo record sperimentale nella ricerca della materia oscura

Madrid, 27 agosto (Europa Press) –

Nuovi risultati del rivelatore più sensibile, LUX-ZEPLIN (LZ), hanno ridotto le possibilità dell’esistenza di uno dei principali candidati per la materia oscura: Particelle massicce che interagiscono debolmente, o WIMP.

Scopri la natura della materia oscura, la materia invisibile che costituisce la maggior parte della massa del nostro universo, È uno dei più grandi misteri della fisica.

LZ, guidato dal Berkeley Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, sta cercando la materia oscura in una grotta a quasi un miglio di profondità presso il Sanford Underground Research Center nel South Dakota. Risultati di un nuovo esperimento che esplora le interazioni della materia oscura Più debole che mai è stato studiato e limitato a ciò che possono essere le particelle debolmente interagenti (WIMP).

“Questi sono di gran lunga nuovi vincoli di portata mondiale per quanto riguarda la materia oscura e le WIMP”, ha affermato. In una dichiarazione Chamkur Ghag, portavoce di LZ e professore all’University College di Londra (UCL). Ha notato che le tecnologie dei reagenti e dell’analisi hanno funzionato meglio di quanto previsto dalla collaborazione.

“Se nella regione che stiamo cercando fossero presenti particelle debolmente interagenti (WIMP), potremmo dire qualcosa di potente su di esse. “Sappiamo di avere la sensibilità e gli strumenti per sapere se esiste mentre cerchiamo le energie più basse e costruiamo per la maggior parte della durata di questo esperimento”.

La collaborazione non ha trovato prove di un WIMP con una massa superiore a 9 gigaelettronvolt/c2 (GeV/c2). (Per confronto, la massa di un protone è appena inferiore a 1 GeV/c2). La sensibilità dell’esperimento alle interazioni deboli aiuta i ricercatori a respingere potenziali modelli WIMP di materia oscura che non si adattano ai dati, lasciando molti meno posti in cui i WIMP possono nascondersi.

I nuovi risultati sono stati presentati in due conferenze di fisica il 26 agosto: TeV Particle Astrophysics 2024 a Chicago, Illinois, e LIDINE 2024 a San Paolo, Brasile. Nelle prossime settimane verrà pubblicato un articolo.

La sensibilità di LZ deriva dalla miriade di modi in cui il rilevatore può ridurre gli sfondi, segnali spuri che possono ingannare o oscurare l’interazione della materia oscura. Nel profondo della Terra, il rilevatore è protetto dai raggi cosmici provenienti dallo spazio.

Migliaia di parti ultra pulite

Per ridurre le radiazioni naturali provenienti dagli oggetti di uso quotidiano, l’LZ è costruito con migliaia di parti ultra pulite e a bassa radiazione. Il rilevatore è costruito come una cipolla, con ogni strato che blocca la radiazione esterna o traccia le interazioni delle particelle per escludere imitazioni della materia oscura. Nuove e avanzate tecniche di analisi aiutano a escludere reazioni di fondo, soprattutto quelle legate al colpevole più comune: il radon.

Questo risultato è anche la prima volta che LZ ha applicato il “salato”. Una tecnologia che aggiunge falsi segnali WIMP durante la raccolta dei dati. Confondendo i dati reali fino a quando non vengono infine “addolciti”, i ricercatori possono evitare pregiudizi inconsci ed evitare di interpretare eccessivamente o modificare le loro analisi.

“Stiamo spingendo i confini verso un sistema in cui le persone non hanno mai cercato la materia oscura prima”.ha affermato Scott Hasselshwardt, coordinatore di fisica di LZ e recente collega di Chamberlain al Berkeley Lab, che ora è assistente professore presso l’Università del Michigan.Esiste una tendenza umana a voler vedere modelli nei datiQuindi è davvero importante che quando si entra in questo nuovo sistema non si introducano alcun pregiudizio. “Se fai una scoperta, vuoi farla bene.”

Si stima che la materia oscura, chiamata così perché non emette, non riflette né assorbe luce, costituisca l’85% della massa dell’universo, ma non è mai stata rilevata direttamente, anche se ha lasciato le sue tracce in molteplici osservazioni astronomiche. Non esisteremmo senza questo pezzo misterioso e fondamentale dell’universo; La massa di materia oscura contribuisce alla gravità che aiuta le galassie a formarsi e a restare insieme.

LZ utilizza 10 tonnellate di xeno liquido per fornire un materiale denso e trasparente in cui le particelle di materia oscura possono scontrarsi. La speranza è che le particelle che interagiscono debolmente entrino in collisione con il nucleo di xeno, provocandone il movimento, proprio come l’impatto di una stecca in una partita a biliardo. Raccogliendo la luce e gli elettroni emessi durante le reazioni, L’LZ cattura potenziali segnali WIMP e altri dati.

“Abbiamo dimostrato quanto siamo potenti come macchina di ricerca WIMP, “Continueremo a lavorare e migliorare ulteriormente, ma ci sono molte altre cose che possiamo fare con questo rilevatore”, ha affermato Amy Cottle, leader del progetto di ricerca WIMP e professore associato presso l’UCLA.