Gli altri universi (forse) sono sotto il Gran Sasso

La caccia alla materia ci spiazza e apre a nuove possibilità. Un inatteso eccesso di eventi, osservato dall'esperimento XENON1t nelle profondità dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS), offre preziosi dati per nuove scoperte nel mondo della fisica. Il 17 giugno gli scienziati hanno presentato i dati, uni e trini. La natura degli eventi non è stata ancora del tutto compresa, ma tre sono le ipotesi più accreditate.

La materia oscura da tempo si fa desiderare. Anche se cinque volte più abbondante nel cosmo di quella ordinaria, sfugge alle nostre osservazioni e di lei abbiamo solo prove indirette. I dati dell'esperimento, sepolto sotto due chilometri di terra nel Gran Sasso, ci traghettano verso nuovi misteri della fisica e dell'astrofisica ancora da scoprire.

Il rivelatore, che contiene 3,2 tonnellate di xenon liquido ultra-puro, ha osservato un eccesso di 53 eventi, rispetto ai 232 attesi. Le energie sono basse, al di sotto dei 7 keV, ma la posta in gioco è alta. Forse tracce di trizio, un isotopo dell'idrogeno naturalmente presente in piccole tracce nei materiali, e quindi un semplice «rumore» da una sorgente di fondo non ancora stimata. Oppure si tratterebbe di una nuova misurazione del momento magnetico del neutrino, maggiore di quanto previsto dal modello Standard. Allora una nuova fisica andrebbe scritta per comprendere il fenomeno.

Ultima ipotesi, la più probabile e anche la più eccitante. Gli eventi potrebbero essere assioni prodotti dal Sole, particelle a bassa energia e piccolissima massa, ad oggi mai osservate. Particelle ipotetiche, la cui esistenza spiegherebbe una particolare simmetria delle interazioni nucleari forti, quelle forze che tengono assieme i nuclei degli atomi di cui tutta la materia è costituita.

Sebbene gli assioni solari non siano direttamente legati alla materia oscura, una loro osservazione avrebbe molteplici implicazioni: se la loro esistenza fosse confermata, l'impatto nella ricerca sarebbe enorme. Una volta osservati gli assioni solari, si aprirebbe la caccia a quelli prodotti dall'universo primordiale.

Particelle che giungono a noi come un'eco del lontano Big Bang, ma soprattutto promettenti candidate per svelare la natura della materia oscura. Un passo basilare verso la sua prima misurazione diretta. Gli assioni «primordiali», nonostante la loro piccolissima massa, sarebbero in grado di influenzare la struttura di intere e ben più enormi galassie, aprendo alla comprensione dello squilibrio tra la materia ordinaria e quella che ancora ci sfugge.

Il rivelatore di particelle, nel laboratorio dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN), ha raccolto dati tra il 2016 e il 2018. I risultati confermano quindi le sue potenzialità come «cacciatore» di materia oscura e di eventi rari. Risultati che sono il frutto di soluzioni tecnologiche all'avanguardia, ma per poter comprendere quale delle tre ipotesi sia quella giusta, nuove misurazioni saranno necessarie.

Anche in questo, LNGS avrà un ruolo da protagonista, come spiega Marco Selvi, responsabile INFN dell'esperimento: «Per comprendere meglio la natura di questo eccesso sarà determinante il potenziamento del rivelatore con la nuova fase chiamata XENONnT». Nemmeno l'emergenza sanitaria in corso ha fermato i ricercatori, sottolinea Servi: «Ci ha solo un po' rallentato: XENONnT sarà in acquisizione dati entro la fine dell'anno».

Trizio, assioni solari o neutrini: per la conferma della scoperta dovremo attendere ancora un po'. Ma qualsiasi essa sia, indicherà la strada da seguire tra teoria delle stringhe e multiverso.