Il Segreto Meglio Custodito dell'Universo

Ragazzi, preparatevi: tutto ciò che potete vedere e toccare — il telefono, il caffè, il vostro stesso corpo — rappresenta appena il 15% di tutta la materia nell'universo. Il resto? Nessuno sa cosa sia. Non l'abbiamo mai vista, mai toccata, mai rilevata direttamente. Eppure deve esistere, perché senza di essa la gravità non funzionerebbe come funziona. Le galassie si disgregherebbero. L'universo che conosciamo semplicemente non esisterebbe.

I scienziati chiamano questa roba misteriosa materia oscura, e da quasi un secolo cercano di capire di cosa sia fatta.

Bene, potremmo essere vicini.

Sotto le Montagne

Vi racconto di LZ — no, non l'album dei Led Zeppelin. LZ sta per LUX-ZEPLIN, ed è uno degli esperimenti scientifici più affascinanti di cui probabilmente non avete mai sentito parlare.

Immaginate: a un miglio sotto terra, dentro una ex miniera d'oro nel South Dakota, gli scienziati hanno costruito un contenitore con 10 tonnellate di xeno liquido ultra-puro. (Lo xeno è quel gas nobile che brilla di blu quando ci fai passare una corrente elettrica.) Tutto quanto è avvolto in strati su strati di protezione per schermarlo dai raggi cosmici e da ogni tipo di interferenza.

Perché tutta questa fatica? Perché le particelle di materia oscura — se esistono — dovrebbero urtare ogni tanto contro gli atomi di xeno, creando minuscoli flash di luce che rivelatori super sensibili possono captare. Più sei in profondità e più silenzioso è l'ambiente, maggiori le possibilità di cogliere qualcosa.

E ora, LZ ha rilevato qualcosa.

Il Segnale che Nessuno Sa Spiegare

I ricercatori hanno analizzato 220 giorni di dati e hanno trovato... un evento. Uno solo. Una singola interazione che non corrisponde a nulla previsto dalla materia ordinaria.

Ecco perché conta: l'evento è apparso esattamente dove dovrebbero manifestarsi i segnali di materia oscura, e tutte le fonti normali di rumore di fondo — decadimento radioattivo, raggi cosmici e compagnia — sono state accuratamente eliminate. Il team ha impiegato mesi a verificare, riverificare, triplicare i controlli. Conoscono il loro rivelatore talmente bene che anche un solo evento inspiegabile merita attenzione.

«Siamo molto incuriositi da questo evento nei dati», ha detto Rick Gaitskell, portavoce di LZ e professore alla Brown University. «Con un solo evento, non vogliamo correre. Non stiamo dicendo di aver visto la materia oscura. Ma abbiamo visto qualcosa di interessante.»

Questa è la citazione che fa felice ogni comunicatore scientifico. Ottimismo cauto! Metodo scientifico rigoroso! Nessuna conclusione affrettata!

Cosa Potrebbe Essere?

Se questo segnale fosse davvero materia oscura, staremmo probabilmente guardando un WIMP — una Weakly Interacting Massive Particle, che in italiano suona meno figo ma il concetto è chiaro: una particella massiccia che interagisce debolmente. Sono i candidati principali per la materia oscura, particelle che con la materia normale quasi non parlano, se non attraverso la gravità e la forza nucleare debole.

Il WIMP ipotetico che avrebbe causato questo segnale peserebbe almeno 200 volte un protone. Non proprio una piuma, nel mondo della fisica delle particelle. E c'è un dettaglio interessante: rappresenterebbe un tipo di interazione che va oltre i modelli più semplici che gli scienziati di solito cercano.

Quindi, o abbiamo trovato la materia oscura, oppure abbiamo scoperto un nuovo tipo di interazione della materia ordinaria che non conoscevamo. Entrambe le opzioni sarebbero piuttosto emozionanti, ad essere onesti.

Perché Non Possiamo Ancora Esultare

Lo so, lo so — siete pronti ad aggiornare Facebook annunciando la scoperta della materia oscura. Frenate, amici.

In fisica delle particelle, serve la cosiddetta significatività di 5-sigma prima di poter dichiarare una scoperta. Significa meno dello 0,00003% di probabilità che il risultato sia solo rumore statistico. Il segnale LZ attualmente si attesta a 2.6 sigma — circa lo 0,5% di probabilità che sia un caso.

Interessante, non conclusivo.

Pensatela così: state cercando una lente a contatto sul pavimento della cucina. Vedete qualcosa di luccicante. Sarà la lente? Forse. Sarà una briciola? Anche. Sarà un pezzetto di stagnola del snack di ieri sera? Possibile. Dovreste raccoglierla e guardarla davvero per essere sicuri.

Il team LZ ha bisogno di più dati. Per fortuna, hanno già raccolto il dataset più grande al mondo per la ricerca di materia oscura, e non hanno intenzione di fermarsi.

E Adesso?

L'esperimento continuerà a funzionare, raccogliendo dati giorno dopo giorno. Se quel misterioso segnale continua a presentarsi — o meglio ancora, se altri eventi simili si accumulano — la significatività salirà verso quella soglia magica dei 5-sigma.

Oppure il segnale potrebbe svanire, rivelandoosi un semplice scherzo statistico. Anche questo è scienza. A volte il risultato nullo è altrettanto importante.

In ogni caso, trovo qualcosa di magnifico in tutta questa impresa. Siamo seduti a un miglio sotto terra, circondati da xeno liquido incredibilmente puro, cercando roba invisibile che costituisce la maggior parte dell'universo. L'universo è strano, e noi continuiamo comunque a cercare di capirlo.

Se LZ abbia davvero intravisto la materia oscura, lo scopriremo. Ma per ora, abbiamo un minuscolo segnale inspiegabile che tiene tutti i fisici del mondo con gli occhi incollati ai monitor.

Restate curiosi. L'universo ha sempre altre sorprese in serbo.