Laboratori Gran Sasso: esperimento internazionale sulla materia oscura

Una giornata memorabile quella di oggi per la ricerca scientifica, è stato inaugurato presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), l’esperimento internazionale COSINUS (Cryogenic Observatory for Signatures seen in Next-generation Underground Searches), che mira a svelare uno dei più grandi misteri dell’Universo: la materia oscura.

Il tema della materia oscura, di indubbia fascinazione per i luminare della fisica quanto per i profani, rimane uno degli enigmi più affascinanti e sfuggenti della fisica moderna.

L’avveniristico progetto è frutto della collaborazione tra Max Planck Institute for Physics di Monaco (Germania), Technical University di Vienna (Austria), Institute of High Energy Physics of the Österreichischen Akademie der Wissenschaften (Austria), Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Italia), e Helsinki Institute of Physics (Finlandia), tra le più illustri istituzioni di ricerca che si sono poste come obiettivo quello di chiarire il controverso scenario nel campo della ricerca di materia oscura cercando di conciliare risultati sperimentali apparentemente in contraddizione.

Il responsabile italiano del progetto, Lorenzo Pagnanini, ha infatti chiarito ai nostri microfoni nell’ambito della ricerca attualmente si riscontrano due categorie di risultati: da un lato il risultato della maggior parte degli esperimenti, per mezzo dei quali ancora non si è riusciti ad osservare questo tipo di particelle e dall’altra cìè l’importante risultato ottenuto proprio presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dove l’esperimento DAMA per 25 anni ha osservato un segnale compatibile con quello che dovrebbe essere emesso dalla dalla materia oscura. “L’esperimento COSINUS” sostiene dunque Pagnanini “cercherà, insieme ad anche ad altri esperimenti in giro per il mondo, di chiarire questa apparente contraddizione fra i risultati della maggior parte degli esperimenti sulla materia oscura e i risultati dell’esperimento svolto nei Laboratori del Gran Sasso”

Nella sua attuazione l’esperimento COSINUS ospiterà un innovativo rivelatore in grado di misurare con estrema precisione l’energia che le particelle rilasciano sotto forma di calore nei materiali cristallini a temperature prossime allo zero assoluto (–273,15 °C). Il cuore del rivelatore sarà costituito da un set di cristalli di ioduro di sodio, che funzioneranno alla temperatura di 15 millesimi di grado kelvin. Ogni cristallo sarà circondato da un lettore di luce in silicio ed entrambi saranno monitorati da termometri superconduttivi. Se l’Universo è permeato di materia oscura composta da particelle finora sconosciute, questo strumento potrebbe catturare le collisioni tra tali particelle e la Terra, fornendo prove concrete della loro esistenza.

“Ciò che rende COSINUS un esperimento unico nel suo genere“, ha affermato il coordinatore internazionale Florian Reindl (ÖAW e TU Wien), “è la possibilità di misurare contemporaneamente la luce ed il calore prodotti dalle particelle nello ioduro di sodio, che per la prima volta funzionerà come calorimetro criogenico scintillante. Combinare le due misure consentirà di identificare la natura delle particelle interagenti, riducendo il fondo ambientale generato da particelle diverse da quelle di materia oscura.”

L’inaugurazione della facility sperimentale di COSINUS segna un momento significativo nella ricerca scientifica internazionale sulla materia oscura. I primi risultati delle misure sono attesi entro il 2026, e potrebbero trasformare la nostra comprensione dell’universo.

Protagonista assoluto dell’esperimento è senza alcun dubbio l’istituto di ricerca dell’INFN, il più grande laboratorio sotterraneo al mondo, situati a 1400 metri di profondità, lontano dalle interferenze della radiazione cosmica. La particolare collocazione infatti consentirà all’esperimento COSINUS di osservare fenomeni che sarebbero altrimenti impossibili da rilevare. 

Proprio sull’importanza dei Laboratori del Gran Sasso è ancora Pagnanini ha illustrare l’importanza dell’operare in condizioni così uniche.

“All’interno dei Laboratori del Gran Sasso abbiamo il massiccio del Gran Sasso che protegge i nostri esperimenti dalla radiazione cosmica di fondo proveniente dall’universo che renderebbe impossibile gli stessi esperimenti in superficie, di conseguenza abbiamo la possibilità di svolgere esperimenti underground al fine di poter essere estremamente sensibili a fenomeni molto molto rari. La situazione è paragonabile al tentativo di guardare le stelle durante una giornata di pieno sole, ovviamente non saremmo in grado di vederle perché il sole acceca i nostri occhi, mentre di notte siamo perfettamente in grado di di osservare le stelle perché non abbiamo appunto la luce del sole che copre la luce delle stelle; questo è esattamente quello che succede al Laboratorio Nazionale del Gran Sasso, ci proteggiamo dalla rivelazione dalla radiazione cosmica andando in galleria per per misurare eventi estremamente rari“

Insomma a pochi metri da noi l’universo rischia di disvelarsi e mostrarci il suo lato più oscuro ed intrigante.