Caccia alla Materia oscura sotto le rocce del Gran Sasso

Si chiama  Cosinus ed è un nuovo esperimento per la ricerca diretta di Materia oscura che ha da poco ricevuto il via libera alla costruzione presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso  dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.
Abbondantissima nel nostro universo eppure di natura ancora ignota agli scienziati la materia oscura è uno dei temi caldi della fisica astro-particellare contemporanea. Le ricerche in questo settore vengono condotte in tutto il mondo con diverse tecnologie: a terra, nei laboratori sotterranei,  con agli acceleratori di particelle, e nello spazio con esperimenti su satellite. Ma, ad oggi, non abbiamo ancora raggiunto una chiara evidenza di cosa effettivamente sia la materia oscura. Cosinus si propone di contribuire ad aggiungere un importante tassello nel panorama mondiale delle ricerche in questo settore. Il concetto alla base dell’esperimento nasce nel 2016: identificare l’interazione di una particella di materia oscura, in un cristallo scintillante di ioduro di sodio  tenuto a temperature criogeniche. L’approccio utilizzato è quello di portare il cristallo di ioduro di sodio a temperature prossime allo zero assoluto: a -273°C. L’energia rilasciata da una particella all’interno del cristallo determina un lievissimo incremento di temperatura del sistema che può essere misurato mediante l’utilizzo di uno speciale termometro.  Allo stesso tempo le proprietà scintillanti del cristallo permettono l’identificazione di particelle diverse sfruttando la differente risposta luminosa a parità di energia assorbita. Combinando le misure di luce e calore, è possibile distinguere chiaramente le particelle di materia oscura da quelle di materia ordinaria. 
Sotto i 1400 metri di roccia del massiccio del Gran Sasso verrà costruito l’apparato sperimentale. “Un posto unico al mondo: solo qui è possibile realizzare esperimenti così sensibili e tecnologicamente all’avanguardia” afferma Florian Reindl, oggi responsabile della Collaborazione Cosinus. La costruzione dell’esperimento avverrà nel corso del 2021, l’inizio della presa dati è atteso nel 2022 e i primi risultati sperimentali nel 2023.
L’apparato consiste in un cilindro di 7 m di altezza e 7 di diametro, riempito di acqua ultra-pura e ospitante al centro un criostato in grado di portare i cristalli di ioduro di sodio a -273°C.