Secondo gli astronomi che si dedicano allo studio dell’universo osservabile, soltanto circa il 5 percento è costituito da materia visibile. La stragrande maggioranza, il restante 95 percento, è composta da materia oscura (circa il 27 percento) ed energia oscura (circa il 68 percento). La materia oscura è una forma di materia invisibile che non emette luce e interagisce solo tramite la forza di gravità con la materia ordinaria. Le prove della presenza di materia oscura si possono osservare nelle galassie e nei cluster di galassie.
La ricerca scientifica si concentra sulla materia oscura, poiché sembra essere presente in quantità cinque volte maggiore rispetto alla materia visibile. Gli scienziati sono dunque impegnati nella ricerca di evidenze dirette della sua esistenza. Un approccio innovativo consiste nell’esplorare il sottosuolo, nonostante la materia oscura sia responsabile della formazione delle strutture celesti come stelle e galassie.
In varie strutture sotterranee sparse in tutto il mondo, i fisici stanno cercando tracce di Particelle Massive Interagenti Debolmente (WIMPs) e misurando gli impatti dei neutrini. Si ipotizza che le WIMPs attraversino costantemente la Terra nello spazio, pertanto sono necessari rilevatori altamente sensibili per catturare tali interazioni deboli.
Un esempio di esperimento in corso è il LUX-ZEPLIN condotto presso l’Università di Stanford. Questo esperimento impiega due massicci reticoli elettrici per generare un campo elettrico attraverso un volume di liquido. Gli elettroni rilasciati vengono spinti verso la superficie del liquido, dove generano una flash di luce. Questa luce viene rilevata da sensori appositamente posizionati per analizzare la posizione, l’energia e il tipo di interazione avvenuta.
Sebbene i rilevatori di materia oscura siano strumenti avanzati, il loro posizionamento in superficie sarebbe compromesso dal rumore ambientale. Sulla Terra, infatti, siamo costantemente esposti a bassi livelli di radioattività provenienti da elementi come uranio e torio presenti nell’ambiente, oltre ai raggi cosmici provenienti dallo spazio.
Per garantire la massima sensibilità e ridurre al minimo le interferenze, i rilevatori di materia oscura vengono collocati in profondità sotto terra. Ad esempio, a SNOLAB, il laboratorio pulito più profondo al mondo situato in una miniera in Ontario, Canada, gli scienziati devono percorrere un lungo tragitto sotterraneo per raggiungere il sito di ricerca.
Nonostante gli eventi registrati dall’esperimento LUX-ZEPLIN siano relativamente pochi rispetto a quelli che verrebbero rilevati in superficie, gli scienziati hanno escluso la materia oscura come causa di tali eventi. Tuttavia, la ricerca continua con la speranza di trovare prove che possano colmare le attuali lacune nella comprensione dell’universo, scavando profondamente sotto la superficie terrestre.
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