Forse, ma forse, abbiamo trovato la materia oscura

A quasi 2 chilometri sotto il South Dakota, dentro una vecchia miniera d’oro riconvertita in laboratorio a caccia di materia oscura, c’è un serbatoio di xenon liquido che aspetta un urto da anni. Il 1 giugno 2023 quell’urto è arrivato: un nucleo atomico ha ricevuto una spinta, ha prodotto due lampi di luce a pochi microsecondi di distanza, ed è finito nei dati del detector LZ (LUX-ZEPLIN) senza che nessuno se ne accorgesse subito. Solo ora, ripescando 220 giorni di misurazioni, i fisici lo hanno isolato. E si chiedono se sia il primo contatto diretto della storia con la materia oscura.

La notizia è una bomba, nel campo: perchè gli scienziati valutano una sola possibilità su 100 che quell’evento sia solo rumore di fondo. Sul piano statistico, questo significa 2,6 sigma: lontano dalla soglia che vale come scoperta ufficiale (5 sigma), ma vicino abbastanza da far tornare a parlare tutti quelli che cercano i WIMP, le particelle massicce a interazione debole considerate il candidato più solido per spiegare la materia oscura.

Come si fotografa qualcosa di invisibile?

Bella domanda. La materia oscura non emette luce, non riflette niente, non interagisce quasi mai con quello che conosciamo. Sappiamo che esiste solo perché la sua gravità tiene insieme le galassie. Il detector LZ punta su un trucco semplice: riempire un tank con xenon puro e aspettare che una particella urti un nucleo abbastanza forte da lasciare traccia. Un po’ come giocare a biliardo al buio, sperando che prima o poi qualcuno tiri una “steccata” che si sente.

Il giro di analisi precedente aveva cercato urti deboli, quelli “da manuale”. Risultato: zero. La nuova analisi ha cambiato bersaglio, cercando urti più energici. E in quella finestra, su 220 giorni di dati, è saltato fuori un evento solo.

Materia oscura, un solo evento fa già notizia

“È la cosa più interessante uscita negli ultimi tempi”, ha detto Wick Haxton, fisico teorico a Berkeley, non coinvolto nello studio. Ma la prudenza resta la lingua madre del mestiere.

“È solo un evento. Chi lo sa cosa sia davvero”, ha aggiunto Dan Hooper, dell’Università del Wisconsin-Madison. “Detto questo, è intrigante”.

C’è un dettaglio che rende la cosa più credibile. Se davvero si tratta di materia oscura con livelli energetici multipli, gli urti dovrebbero avvenire più spesso d’estate, quando la Terra attraversa di petto il flusso galattico invece di rincorrerlo di lato: e in effetti l’evento è arrivato nell’immediata vigilia dell’estate, il primo di giugno.

Il precedente che tiene tutti con i piedi per terra

Non è la prima volta che un rivelatore fa alzare il sopracciglio a mezzo mondo, salvo poi ridimensionare tutto. Nel 2020 l’esperimento XENON1T registrò un segnale che sembrava indicare particelle mai viste. Fu il suo stesso successore, pochi anni dopo, a smontarlo con dati più puliti. Le teorie alternative sulla natura della materia oscura non mancano mai quando i dati diretti latitano.

Matthew Reece, fisico teorico a Harvard, prova comunque a spostare l’ottimismo su basi solide. “Non è un segnale assurdo”, dice. “Da questo punto di vista è molto plausibile”. Nessuna teoria esotica va inventata per spiegarlo: l’evento si inserisce in modelli già esistenti, senza scorciatoie concettuali. “Le persone cercano la materia oscura da tanto tempo, con una frustrazione crescente per non averla trovata”, dice Haxton. “Sarebbe bello se a questo evento ne seguissero altri”.

Per ora, nel buio di una miniera abbandonata nel South Dakota, c’è un solo lampo di luce che aspetta compagnia.