Rilevatore di materia oscura intercetta l’evento più raro mai registrato

Sezione del rilevatore per la materia oscura denominato XENON1T presente nei laboratori del Gran Sasso (credito: Xenon Collaboration)

Può essere considerato come l’evento più raro dell’universo, almeno tra quelli conosciuti, quello registrato dai ricercatori che lavorano a 1500 metri sotto le montagne del Gran Sasso in Italia.
Qui si trovano i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN e fra le varie strumentazioni, perlopiù rilevatori di particelle, ce n’è uno denominato XENON1T, che contiene una sezione cilindrica riempita con xeno liquido schermato dai raggi cosmici tenuto ad una temperatura di -95 °C.

Questo rilevatore è stato costruito con la speranza di intercettare la materia oscura registrando la sua eventuale e rara interazione con gli atomi dello xeno. Per fare ciò, questo rilevatore intercetta in realtà segnali di qualsiasi interazione con lo xeno stesso .

Proprio grazie a questa sua caratteristica, i ricercatori sono riusciti a misurare il processo di decadimento radioattivo più lento e raro mai misurato, così lento che il tempo di emivita (il tempo richiesto per far sì che la metà degli atomi radioattivi presenti in un campione si decomponga) misurato è di oltre un trilione di volte l’intera età dell’universo (quasi 14 miliardi di anni secondo la teoria del big bang).

“Il fatto che siamo riusciti a osservare direttamente questo processo dimostra quanto sia potente il nostro metodo di rilevamento – anche per fenomeni fisici rari che non provengono dalla materia oscura”, dichiara Laura Baudis, fisica astroparticellare all’Università di Zurigo impegnata nel progetto XENON1T.

Nello specifico, il processo è denominato cattura del doppio elettrone e si verifica quando due protoni nel nucleo “catturano” simultaneamente due elettroni dal guscio atomico più interno trasformandosi in due neutroni, un processo a seguito del quale vengono emessi due neutrini. Si tratta di un processo molto raro e difficile da rilevare anche perché è “nascosto” dai segnali della normale radioattività.

Fonti e approfondimenti

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