Coelum Astronomia 210 - 2017 - Page 75

Della materia oscura si sa relativamente poco ma, di certo, si sa che la particella che la costituisce interagisce molto debolmente, al più, con la materia ordinaria. Ad esempio, essendo materia oscura, non può interagire elettromagneticamente, ossia con i fotoni, e comunque al momento, non esiste alcuna evidenza sperimentale per l’esistenza di interazioni diverse da quelle gravitazionali tra la materia oscura e la materia ordinaria.

In compenso, si ha un’idea abbastanza precisa di quanta materia oscura c’è nell’universo, sia globalmente che in strutture come galassie e ammassi di galassie.

La ricerca di un segnale dalla materia oscura è un campo sperimentale e osservativo tanto aperto quanto è grande l’ignoranza sulla natura di questo nuovo componente fondamentale. Tuttavia, esistono motivazioni molto solide per ritenere tre tipi di ricerche di materia oscura particolarmente promettenti:

(1) ricerche “dirette”, volte a scoprire minuscoli

depositi di energia cinetica dalla materia oscura alla materia ordinaria;

(2) ricerche “indirette” che intendono rivelare

l’annichilazione o il decadimento di materia oscura nella nostra galassia o in galassie esterne con osservazioni astronomiche o misure di radiazione cosmica;

(3) ricerche con acceleratori di particelle, che

potrebbero letteralmente tentare di produrre la materia oscura.

I tre candidati discussi qui sopra (assioni, neutrini sterili, e WIMP), ad esempio, offrirebbero segnali proprio in uno o in più dei canali di ricerca elencati.

L’Italia è in prima linea in tutte e tre queste attività: uno dei siti principali per ricerche dirette

www.coelum.com

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costruire modelli, più o meno minimali in termini di nuovi componenti, che lo spiegano. Ma quali dati sperimentali? Come si “cerca” la materia oscura, e dove è plausibile che se ne possa scoprire e studiare la natura particellare fondamentale?

È impossibile indicare quale sia il candidato di materia oscura più “probabile”: in assenza di indicazioni sulla natura di nuova fisica, al di là del Modello Standard, sarebbe pura speculazione e pregiudizio teorico. I candidati di materia oscura costituiscono piuttosto una serie di linee guida per l’indagine sperimentale, l’unico modo per ottenere informazioni sulla natura di questo nuovo costituente elementare.

Dai Laboratori del Gran Sasso ai telescopi spaziali, passando dal CERN

Sopra. Uno schema che rappresenta la struttura sotterranea dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso. Crediti: LNGS/INFN.