Gli scienziati sono sul punto di capire di cosa è fatto la maggior parte dell'universo
La maggior parte dell'universo è composta da materia oscura ed energia oscura. Tuttavia, non è tutto. Ora, gli scienziati hanno un'idea di cosa costituisca le restanti parti mancanti.
Gli scienziati sono vicini a scoprire di cosa è effettivamente composto l'universo. La materia oscura e l'energia oscura costituiscono il 95% dell'universo; solo il 5% è "materia ordinaria", ovvero ciò che possiamo vedere.
Capire e conoscere l'universo
Il Dott. Rupak Mahapatra, fisico sperimentale delle particelle presso la Texas A&M University, progetta rivelatori a semiconduttore altamente avanzati con sensori quantistici criogenici. Mahapatra paragona la nostra comprensione dell'universo a una vecchia parabola: "È come cercare di descrivere un elefante toccandone solo la coda. Percepiamo qualcosa di massiccio e complesso, ma ne cogliamo solo una piccola parte".
Materia oscura ed energia oscura prendono il nome dal fatto che la loro composizione è sconosciuta. La materia oscura è la massa delle galassie e degli ammassi di galassie e ne plasma la struttura su larga scala. L'energia oscura è la forza che guida l'espansione accelerata dell'universo. In sostanza, la materia oscura tiene insieme le cose mentre l'energia oscura le separa.
Né la materia oscura né l'energia oscura emettono, assorbono o riflettono la luce, rendendo impossibile l'osservazione diretta. L'energia oscura è più dominante della materia oscura nell'universo. L'energia oscura costituisce il 68% del contenuto energetico totale dell'universo, mentre la materia oscura ne costituisce solo il 27%.
Il lavoro di Mahapatra
Il gruppo con Mahapatra sta costruendo rivelatori così sensibili da poter captare segnali da particelle che raramente interagiscono con la materia ordinaria e potrebbero rivelare la natura della materia oscura. Tuttavia, "la sfida è che la materia oscura interagisce così debolmente che abbiamo bisogno di rivelatori in grado di vedere eventi che potrebbero verificarsi una volta all'anno, o addirittura una volta ogni dieci anni", spiega Mahapatra.
Questa svolta ha permesso ai ricercatori di dimostrare la presenza di WIMP di piccola massa, che sono i principali candidati per la materia oscura. Le WIMP sono particelle massicce debolmente interagenti. Questa tecnica ha migliorato notevolmente la sensibilità per particelle che in precedenza erano fuori portata.
Nel 2022, Mahapatra è coautore di uno studio che esplora strategie di rilevamento complementari: rilevamento diretto, rilevamento indiretto e ricerca di WIMP al collisore. Questo sottolinea l'approccio globale e articolato alla risoluzione del puzzle della materia oscura.
Mahapatra spiega: "Nessun singolo esperimento ci fornirà tutte le risposte. Abbiamo bisogno di una sinergia tra diversi metodi per ricostruire il quadro completo". Comprendere la materia oscura non è solo un esercizio accademico, è la chiave per svelare le leggi fondamentali della natura.
Mahapatra afferma: "se riusciamo a rilevare la materia oscura, apriremo un nuovo capitolo nella fisica. La ricerca richiede tecnologie di rilevamento estremamente sensibili e potrebbe portare a tecnologie che oggi non possiamo nemmeno immaginare".