Nelle profondità del sottosuolo, a quasi un miglio dalla superficie, in una miniera d'oro abbandonata nel Sud Dakota, opera uno dei rivelatori più sensibili del pianeta. LUX-ZEPLIN, o semplicemente LZ, è un enorme serbatoio contenente dieci tonnellate di xeno liquido ultrapuro. È stato costruito per catturare ciò che finora è sfuggito a tutti: le particelle di materia oscura.
The results were presented earlier today by Dr Sam Eriksen of @BristolUni at the TeVPA conference in Tendo, Japan
La materia oscura costituisce circa l'85% di tutta la materia dell'universo. La sua gravità tiene insieme le galassie, influenza il moto delle stelle e modella la struttura su larga scala del cosmo. Ma essa stessa è invisibile e quasi non interagisce con la materia ordinaria. Per decenni, i fisici hanno costruito strumenti sempre più precisi per cogliere almeno un indizio della sua presenza. Ed ecco che il 1° settembre 2026, alla conferenza TeV Particle Astrophysics in Giappone, la collaborazione LZ ha annunciato un risultato che ha messo in allarme gli scienziati.
Nei dati raccolti in 220 giorni di osservazione effettivi, dal marzo 2023 all'aprile 2024, è stato individuato un singolo evento. Il 16 giugno 2023, il rivelatore ha registrato un rinculo nucleare: un minuscolo 'urto' del nucleo di xeno con un'energia di circa 248 kiloelettronvolt. Ciò è avvenuto in una regione del rivelatore dove i processi di fondo dovrebbero essere estremamente rari. Dopo un'attenta analisi, gli scienziati non sono riusciti a spiegare questo evento con fonti note: impurità radioattive, neutroni o raggi cosmici che riescono comunque a penetrare attraverso lo spesso strato di roccia.
La significatività statistica è risultata di 2,6 sigma. La probabilità che si tratti di una fluttuazione casuale del fondo è di circa lo 0,5%. Per una scoperta nella fisica delle particelle sono necessari cinque sigma. Pertanto, nessuno dichiara di aver rilevato la materia oscura. Ma questo è il segnale più intrigante che LZ abbia ottenuto in tutto il suo periodo di attività.
Se l'evento fosse davvero legato alla materia oscura, la particella dovrebbe essere piuttosto pesante: almeno 200 gigaelettronvolt, cioè più di 200 volte la massa del protone. E dovrebbe interagire in modo diverso rispetto ai modelli WIMP più semplici, ovvero le particelle massive a interazione debole. Nel quadro classico, a un rinculo così energetico dovrebbero accompagnarsi molti altri più deboli. Non sono stati osservati. Ciò suggerisce varianti più complesse: interazioni anelastiche o operatori esotici nella teoria dei campi efficace.
Attualmente la collaborazione dispone già di molti più dati: oltre 700 giorni di osservazione, che devono ancora essere analizzati alla cieca. Altri esperimenti, come XENONnT e PandaX, continuano il loro lavoro. Se eventi simili dovessero ripresentarsi, il quadro potrebbe cambiare. In caso contrario, resterà una rara anomalia statistica.
Il mondo in cui viviamo è organizzato con una precisione sorprendente. La materia oscura, che finora non abbiamo mai toccato direttamente, determina il destino delle galassie e forse l'esistenza stessa di stelle e pianeti. Un impulso appena percettibile nello xeno liquido sotto terra è un minuscolo eco di processi che si svolgono su scala dell'intero universo. Per ora è solo un indizio. Ma sono proprio questi indizi che un tempo hanno aperto nuovi capitoli nella comprensione della realtà.
