Dai Laboratori Nazionali del Gran Sasso giungono i primi risultati del progetto di ricerca Xenon 100. I dati ottenuti lo confermano l'apparato più sensibile al mondo nella ricerca delle cosiddette WIMP (Weakly Interacting Massive Particles - Particelle Massive Debolmente Interagenti), le particelle principali candidate a costituire la misteriosa "materia oscura".
Come noto da anni, e sostenuto in seguito a diverse osservazioni di carattere cosmologico, la materia ordinaria costituisce solamente il 10/15% della massa dell'Universo. L'85/90% di tutta la materia presente nel Cosmo sarebbe invece composta da una forma nuova e ancora non osservata di materia, la cosiddetta materia oscura.
Una possibile spiegazione è che la materia oscura sia costituita proprio dalle particelle WIMP, e la rivelazione diretta di queste particelle lo confermerebbe, proprio questo è l’obiettivo di XENON100.
L’esperimento, in funzione dall'ottobre 2009 possiede alcuni grandi punti di forza. Prima di tutto la location, i laboratori del Gran Sasso sono i più grandi e importanti al mondo per condurre esperimenti di fisica delle particelle in ambiente sotterraneo, ospitano infatti 4 tra i più importanti rivelatori dedicati alla ricerca della materia oscura.
Oltre a XENON, sono presenti gli esperimenti CRESST, DAMA e WARP. Lo strato di roccia dei 1400 metri del Monte Aquila, nel Parco Nazionale del Gran Sasso, consente di assorbire il flusso della radiazione cosmica, riducendolo di un milione di volte, ma per minimizzare la radioattività XENON100 è ulteriormente schermato da strati di piombo, polietilene e rame. Tutto ciò ha consentito di ridurre il fondo radioattivo a livelli senza precedenti.
Inoltre l'esperimento si avvale di materiale di altissima qualità: 160 chilogrammi di xenon purissimo, alla temperatura di 90 gradi sotto lo zero, utilizzato in parte allo stato gassoso e in parte allo stato liquido. Questo permette di produrre, al passaggio di una potenziale WIMP, un doppio fenomeno: di scintillazione e di ionizzazione. Ed è proprio il rapporto fra le due misure a indicare se si tratta di materia oscura o meno. I fotomoltiplicatori, rivelatori di luce sensibilissimi, immersi nel gas liquefatto, sono in grado di rivelare anche i minimi segnali di luce derivanti dai deboli urti delle particelle di materia oscura con i nuclei di Xenon. Con una tecnica particolare e' poi possibile distinguere questi segnali da altri causati dalla radioattività ambientale
Elena Aprile, fondatrice e leader della collaborazione internazionale che ha dato vita all’esperimento, ha recentemente reso noti i risultati relativi a cento giorni di osservazione, che non mostrano ancora segnali di evidenza di materia oscura, ma grazie alla straordinaria sensibilità dell’esperimento restringono moltissimo la ‘’zona di caccia’’ delle WIMP.
La collaborazione internazionale XENON è composta da 60 scienziati provenienti da nove diversi paesi, ma partecipano all’esperimento anche ricercatori italiani dei Laboratori del Gran Sasso, di Bologna e Torino. Collaborazione destinata a continuare la sua attività di ricerca, con la proposta di un apparato ancora più sensibile, lo Xenon One Ton, contenente appunto, una tonnellata di xenon.
