«I miei esperimenti sotto terra per riscrivere una fisica nuova»

Cristiano Galbiati, 46 anni, professore di Fisica a Princeton e di Fisica delle astroparticelle al Gran Sasso Science Institute dell'Aquila è impegnato da anni in una caccia molto complicata: quella alla materia oscura. Se ne occupa a Princeton (da dove risponde al telefono) e nei laboratori del Gran Sasso dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), dove coordina l'esperimento DarkSide. Di questa sua ricerca appassionante racconta nel saggio Le entità oscure. Viaggio ai limiti dell'universo (Feltrinelli, pagg. 186, euro 16).

Come ha iniziato a occuparsi di materia oscura?

«Da laureando in Fisica, all'Università di Milano, nel '94 ottenni una borsa dall'Infn: così iniziai la ricerca presso i laboratori del Gran Sasso, lavorando a un esperimento sui neutrini solari, che si sta concludendo. Poi nel 2005 ho iniziato a occuparmi di materia oscura, sempre al Gran Sasso».

Perché è così importante?

«Perché quello che abbiamo scoperto negli ultimi vent'anni è che l'universo è dominato da due entità oscure, mentre la materia di cui siamo fatti rappresenta solo il 4-5 per cento dell'energia dell'universo».

Perché sono entità oscure?

«Perché non sono accoppiate alla luce e perché sono in gran parte ignote, nella loro natura e nel loro funzionamento».

Quali sono?

«Da una parte c'è una sostanza materiale. La materia oscura domina le prime fasi dell'universo: ha funzionato da centro di gravità permanente per la formazione di strutture fondamentali come le galassie, le stelle e i pianeti. Se non ci fosse stata, l'universo sarebbe una distesa omogenea di gas idrogeno. Ma c'è una seconda entità oscura, un campo di forza misterioso che sta prendendo il sopravvento e fa accelerare l'espansione dell'universo».

L'energia oscura...

«Insieme, queste due entità rappresentano più del 95 per cento dell'energia dell'universo. L'universo ne è dominato».

È certo che esistano?

«Siamo sicuri che esistano gli effetti di queste due entità, perché li misuriamo ogni giorno. Che cosa siano, quale natura abbiano e quali leggi fisiche le regolino, però, nessuno lo sa».

Come si può scoprire?

«Per la materia oscura, l'ambizione sarebbe di rivelarla in laboratorio, come le altre particelle: verificare la possibilità di misurare le sue interazioni con la materia normale. Finora nessuno ci è riuscito».

È quello che tentate al Gran Sasso?

«Esatto. Per studiare questi elementi che vivono fra le stelle, bisogna andare sottoterra».

Che cosa fate?

«Abbiamo costruito esperimenti che operano in una condizione di silenzio cosmico: lì creiamo l'ambiente più puro e privo di radiazioni al mondo. E usiamo l'argon, un gas molto particolare, perché è privo di contaminazioni».

E poi controllate se si scontra con la materia oscura?

«Ci aspettiamo che, da questi scontri, si riveli la materia oscura. Aspettiamo che succeda. È difficile dire se sia la strada giusta ma, del resto, nessuno può essere sicuro di quale sia».

Perché questa scoperta fisserebbe «nuove colonne d'Ercole»?

«Perché nessuna delle leggi fisiche note prevede questa materia oscura. Ma sappiamo che c'è.

E quindi sappiamo che la nostra conoscenza delle leggi della fisica fondamentale è limitata: c'è qualcosa di fondamentale che non ci è noto, e che deve essere scoperto. Se si scoprisse che cos'è, si andrebbero a definire leggi fisiche nuove».

EB