Al Gran Sasso il cacciatore di materia oscura osserva un evento rarissimo

Mentre la caccia alla materia oscura prosegue, il sensibilissimo e potentissimo strumento Xenon1T dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), è riuscito in un’impresa a dir poco incredibile: ha osservato per la prima volta un rarissimo tipo di decadimento radioattivo, quello dello xenon-124. Lo studio è stata appena pubblicato su Nature.

Un processo di decadimento molto raro

Il processo di decadimento di questo isotopo radioattivo è davvero molto lento: la sua vita media (o tempo di dimezzamento) è infatti di ben mille miliardi di volte più lunga dell’età dell’Universo (che è di poco meno di 14 miliardi di anni). Più precisamente, lo strumento è riuscito a osservare il momento esatto in cui lo xenon-124 decade in tellurio-124. Un evento rarissimo chiamato dagli esperti “doppia cattura elettronica”, fenomeno nel quale due protoni all’interno di un atomo di xenon catturano simultaneamente due elettroni, trasformandosi in due neutroni con la conseguente emissione di due neutrini e di energia (circa 64.000 elettronvolt).

“È il processo più lungo e più lento che sia mai stato osservato direttamente, e il nostro rilevatore di materia oscura è talmente tanto sensibile da riuscire a misurarlo”, ha spiegato uno dei ricercatori Ethan Brown del Rensselaer Polytechnic Institute (Rpi) di New York. “È incredibile aver assistito a questo processo e conferma che il nostro rilevatore può misurare l’evento più raro mai registrato”.

L’esperimento Xenon1T al Gran Sasso

Il principale compito di Xenon1T è quello di dare la caccia alla materia oscura, ovvero la materia che ipotizziamo esistere nel nostro Universo, ma che finora non siamo ancora riusciti ad osservare direttamente. E ora, grazie a questi importanti risultati, i ricercatori sottolineano come questo strumento possa portarci a molte altre importanti scoperte. “Essere riusciti a osservare in modo diretto un decadimento così raro”, ha spiegato Elena Aprile, ricercatrice della Columbia University, a capo della collaborazione Xenon, “e in una regione di energia diversa da quella della ricerca di materia oscura per la quale è ottimizzato Xenon1T, conferma in modo inequivocabile le grandi potenzialità del nostro rivelatore”.

Il mondo dei neutrini

Quest’ultima osservazione potrebbe aiutarci a capire meglio il mondo dei neutrini, particelle prive di carica elettrica che interagiscono molto raramente con la materia, e che sono quindi molto difficili da individuare. “La grande attenzione dedicata in fase di progetto e costruzione a ridurre il fondo radioattivo naturale dello strumento”, ha spiegato Marco Selvi, responsabile nazionale Infn dell’esperimento, “si rivela nuovamente fondamentale per riuscire a osservare processi rari, addirittura al di là degli obiettivi principali per cui è stato progettato il nostro esperimento”. Questi nuovi risultati, infatti, potranno fornire informazioni sulla struttura dei nuclei, utili anche per gli esperimenti che cercano altri decadimenti rari, come per esempio il decadimento doppio-beta senza neutrini.

Riferimenti: Nature