Una collaborazione internazionale di scienziati, guidata dall'Università di Zurigo e dall'Università Ebraica di Gerusalemme, ha compiuto un passo significativo nella decifrazione della natura della materia oscura. Attraverso l'esperimento QROCODILE (Quantum Resolution-Optimized Cryogenic Observatory for Dark matter Incident at Low Energy), il team ha raggiunto una sensibilità senza precedenti nella ricerca di particelle di materia oscura leggera, stabilendo nuovi limiti sull'interazione di queste particelle con la materia ordinaria. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.
La materia oscura, che costituisce circa l'85% della massa totale dell'universo, rimane un enigma profondo a causa della sua invisibilità e della sua incapacità di interagire con la radiazione elettromagnetica. L'esperimento QROCODILE adotta un approccio innovativo focalizzandosi sulla ricerca di particelle di materia oscura "leggere". Il cuore dell'esperimento è un rivelatore superconduttore all'avanguardia, capace di misurare depositi di energia incredibilmente deboli, fino a 0,11 elettronvolt (eV). Questa sensibilità, milioni di volte inferiore alle energie tipicamente registrate negli esperimenti di fisica delle particelle elementari, apre nuove frontiere per la verifica dell'esistenza di particelle di materia oscura estremamente leggere, con masse migliaia di volte inferiori a quelle studiate in precedenza.
Durante una campagna sperimentale durata oltre 400 ore e condotta a temperature prossime allo zero assoluto, il team ha registrato un numero limitato di segnali inspiegabili. Sebbene questi eventi non possano essere ancora confermati come manifestazioni di materia oscura – potendo essere causati da raggi cosmici o radiazioni di fondo – consentono di stabilire nuovi limiti sull'interazione delle particelle di materia oscura leggera con elettroni e nuclei atomici. L'esperimento QROCODILE offre anche la capacità di determinare la direzionalità dei segnali in arrivo, poiché ci si aspetta che le particelle di materia oscura arrivino da una direzione preferenziale a causa del movimento della Terra attraverso la galassia.
La Prof.ssa Yonit Hochberg dell'Università Ebraica ha sottolineato l'importanza di questi risultati, affermando: "Per la prima volta, abbiamo stabilito nuovi limiti sull'esistenza di particelle di materia oscura particolarmente leggere. Questo è un primo passo importante verso esperimenti più grandi che potrebbero infine raggiungere il tanto atteso rilevamento diretto." La fase successiva del progetto, denominata NILE QROCODILE, mira ad aumentare ulteriormente la sensibilità del rivelatore e a spostare l'esperimento sottoterra per schermarlo dai raggi cosmici, migliorando la capacità di isolare segnali potenzialmente correlati alla materia oscura.