I fisici sono alla ricerca della particella messaggero della quinta forza, l’interazione fondamentale teorizzata dagli scienziati in grado di connettere la materia oscura con quella ordinaria
Parte in Italia Padme, l’esperimento che si pone l’obiettivo di trovare il fotone oscuro, la particella considerata la più probabile congiunzione tra la materia oscura e quella ordinaria. Il Positron Annihilation into Dark Matter Experiment è partito dai laboratori di Frascati dell’Istituto di Fisica Nucleare. Potrebbe fare chiarezza sull’esistenza della misteriosa quinta forza della natura. “Padme dimostra come anche laboratori di medie dimensioni come Frascati possano avere dei programmi di fisica di alto livello”, spiega Perluigi Campana, direttore dei Laboratori Nazionali di Frascati dell'Infn.
La quinta forza
L’esperimento ha il fine di spiegare alcune anomalie del Modello standard, la teoria di riferimento della fisica moderna. Quest’ultimo prevede l’esistenza di una quinta forza, in aggiunta alle quattro già note, chiamate forze fondamentali: elettromagnetica, gravitazionale, nucleare debole e forte. Alcuni fisici hanno postulato l'esistenza di una quinta forza, in grado di connettere la materia oscura con le forze operanti sulla Terra. Come accade per le altre interazioni, alla quinta forza sarebbe associata una specifica particella messaggero, il fotone oscuro, a cui è stato associato anche l’aggettivo ‘pesante’, perché potrebbe essere dotato di una piccola massa. Il fotone ordinario invece ha massa nulla e non trasporta alcuna carica elettrica. La materia oscura occupa il 25% dell'universo e la sua composizione è ancora sconosciuta.
Sfrutta i positroni
L’ipotesi teorica alla base è che la materia oscura sia sensibile e risponda alla quinta forza. Il cuore dell'esperimento, costruito a Lecce dalla collaborazione tra Università del Salento e sezione locale dell'Infn, è un sottilissimo bersaglio di diamante che proverà a imprigionare il fotone oscuro, stanandolo tra un milione di collisioni di particelle al secondo, prodotte dall'acceleratore lineare Linac. Le particelle che Padme cercherà di sfruttare sono i positroni, le antiparticelle degli elettroni, e non i protoni come Lhc, l'acceleratore di particelle utilizzato dal Cern per una serie di ricerche tra cui quella che ha portato alla dimostrazione dell'esistenza del bosone di Higgs. Interagendo con gli elettroni atomici, i positroni potrebbero produrre i fotoni oscuri.
