Al via a Roma il 101° Congresso Nazionale della Società Italiana di Fisica. L’appuntamento vede la partecipazione di oltre 600 fisici riuniti per discutere dei traguardi e delle sfide della fisica moderna

COMUNICATO STAMPA

Tutte le nuove sfide della Fisica nell’Anno Internazionale della Luce e a cento anni dalla Relatività Generale di Einstein

Al via a Roma il 101° Congresso Nazionale della Società Italiana di Fisica. L’appuntamento vede la partecipazione di oltre 600 fisici riuniti per discutere dei traguardi e delle sfide della fisica moderna. 101° Congresso Nazionale, Roma 21-25 settembre. Inaugurazione - Roma, 21 settembre 2015, ore 9:00 Sede Centrale del CNR, Aula Convegni, Piazzale A. Moro 7

La Società Italiana di Fisica (SIF) inaugura il suo 101° Congresso Nazionale organizzato in collaborazione con il Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, con la sezione di Roma1 dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e con il Comitato Organizzatore Locale dell’evento. Al congresso che raduna, con oltre 600 partecipanti, la vasta comunità dei fisici italiani, saranno presentati i nuovi traguardi e le eccezionali sfide della fisica moderna.

La giornata inaugurale prevede la cerimonia di premiazione, con l'attribuzione del Premio Enrico Fermi 2015 a Toshiki Tajima e Diederik Wiersma “per i loro contributi innovativi e di grande impatto nello studio dei fenomeni di interazione della luce con materia e particelle.”

A seguire, il Congresso si aprirà con la relazione di fisica subnucleare di Fabiola Gianotti, prossimo Direttore Generale del CERN di Ginevra, con la relazione: “Physics opportunities at present and future high-energy colliders” nella quale saranno illustrati gli straordinari interrogativi aperti dalle ultime scoperte conseguite grazie al Large Hadron Collider del CERN e le affascinanti opzioni per le future macchine acceleratrici dedicate alla fisica delle particelle ad altissime energie (includendo macchine elettrone-positrone, protone-protone e muone-muone), con le moltissime sfide tecnologiche e potenzialità scientifiche dei diversi approcci.

Sarà poi la volta dell’astrofisica, con la relazione di Antonella Nota, Associate Director presso ESA/Space Telescope Science Institute: “The past, the present and the future of the Hubble Space Telescope" che, nell’anno in cui si celebrano i venticinque anni in orbita dello Hubble Space Telescope, ne passerà in rassegna i più rilevanti risultati scientifici e ne illustrerà le prospettive future. Hubble è lo strumento astronomico in assoluto più ricco di risultati, che con le sue osservazioni ha profondamente rivoluzionato il modo in cui gli scienziati e la società guardano all’universo.

I tradizionali lavori del Congresso prenderanno poi il via nel pomeriggio del 21 settembre alle ore 15.00, con 7 sezioni in parallelo distribuite nelle aule del Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, per un totale di circa 620 presentazioni (relazioni plenarie e parallele su invito, e comunicazioni) nell'arco di 5 giorni, a coprire tutti i settori della fisica e delle sue applicazioni.

Il Congresso celebrerà l’Anno Internazionale della Luce e delle Tecnologie basate sulla Luce (IYL 2015), dedicando un’intera giornata, mercoledì 23 settembre, alle Luce. La giornata sarà aperta da speciali relazioni generali sulla Luce in tutte le sue declinazioni:

Alessandro Bettini: “La Luce. Scoperte e Invenzioni"

Ariella Cattai: “Svelare la luce visibile e invisibile"

Maria Luisa Rastello: “Luci quantistiche per la metrologia di nuova generazione"

Giorgio Paolucci: “SESAME: luce al servizio della pace e della crescita del Medio Oriente"

Silvia Masi: “Filling the universe with light"

proseguirà con relazioni su invito, sempre sul tema Luce, in tutte le Sezioni del Congresso e si chiuderà con la Tavola Rotonda “Luce e Tecnologia”, che si terrà alle 16:30 nella Sala della Protomoteca in Campidoglio.

Per celebrare i 100 anni dalla scoperta delle Relatività Generale, la SIF organizza per il grande pubblico, la sera del 21 settembre alle 20.00, nell’Aula Amaldi del Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, la Conferenza Serale di Carlo Rovelli dal titolo: “La più bella delle teorie: la Relatività Generale”

Nella giornata di venerdì 25 settembre la SIF organizza, per la prima volta, una speciale Sezione Giovani. Questa Sezione “trasversale”, che copre quindi tutti i settori della fisica, è dedicata agli studenti di fisica ed è organizzata da loro stessi con il supporto della SIF. La Sezione è coordinata dall’AISF (Associazione Italiana Studenti di Fisica) e dal comitato Young Minds dell'EPS (European Physical Society). La Sezione prevede alcune relazioni su invito tenute da docenti di fisica, e alcune comunicazioni tenute dagli studenti stessi sulle loro prime esperienze scientifiche in fase di tesi.

A inaugurare il Congresso della SIF in presenza delle autorità accademiche e cittadine sarà il Presidente della SIF, Professoressa Luisa Cifarelli, la mattina di lunedì 21 settembre, presso la Sede Centrale del CNR, Aula Convegni, Piazzale A. Moro 7.

COMUNICATO STAMPA

Porte aperte ai cittadini venerdì 25 settembre nei laboratori e strutture dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), in occasione della decima edizione della Notte Europea dei Ricercatori. Una notte bianca della scienza, importante occasione d’incontro tra studiosi e cittadini - 50 mila le presenze nella scorsa edizione - che possono confrontarsi in modo informale e divertente in piazze, teatri, vicoli e nei corridoi dei laboratori. Anche quest'anno decine le iniziative organizzate in tutta Italia dalle sezioni e dai Laboratori nazionali dell'INFN, attraverso grandi progetti divulgativi, SHARPER, DREAMS, TRACKS, finanziati dalla Commissione Europea nell’ambito delle Marie Curie Actions, programma che mira ad accrescere l’attività scientifica dei ricercatori in Europa.

Uno dei protagonisti della Notte Europea 2015 è il superacceleratore LHC (Large Hadron Collider) dopo la sua riaccensione all'energia record di 13 TeV, 13 mila miliardi di elettronvolt. Nel corso della Notte dei Ricercatori è possibile collegarsi direttamente con il CERN per una visita virtuale di CMS (Compact Muon Solenoid), uno degli esperimenti, grandi come cattedrali, che ha permesso ai fisici di LHC d'imbrigliare il bosone di Higgs, e con cui gli studiosi proveranno nei prossimi mesi ad andare oltre il cosiddetto Modello Standard della fisica delle particelle, per sbirciare ancora più a fondo nei segreti più intimi della materia. La visita virtuale, realizzata dalle sezioni di Padova e Bologna, è accompagnata nel capoluogo emiliano dal seminario/spettacolo sull'energia "Tutta la scienza minuto per minuto!", moderato dal presentatore Patrizio Roversi, durante il quale si alternano sul palco ricercatori di INFN, INAF, INGV, CNR e Università di Bologna. L'ex responsabile di CMS, Guido Tonelli, è, inoltre, presente a Sassari per una conferenza divulgativa in piazza sulla scoperta del bosone di Higgs.

Nei grandi acceleratori come LHC i fisici studiano l'universo provando a produrre particelle che esistevano agli albori del cosmo. In questo senso, sono come viaggiatori nel tempo. E proprio quella che è considerata, nell'immaginario collettivo, la macchina del tempo per antonomasia, la DeLorean del film "Ritorno al Futuro", atterra in piazza Duomo a L'Aquila per la Notte dei Ricercatori, nell'ambito del progetto SHARPER. Per l'occasione, i ricercatori dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN illustrano al pubblico quanto è concreta, dal punto di vista scientifico, la possibilità di viaggiare nel tempo e quanto siamo lontani dal 2015 immaginato, nel 1985, dal regista di Ritorno al Futuro Robert Zemeckis. C'è anche l'opportunità di fare un viaggio indietro nel tempo, nella fisica del Novecento, con la conferenza/spettacolo "I ragazzi di Fermi" di Eugenio Coccia, direttore del Gran Sasso Science Institute (GSSI). Un viaggio in immagini e canzoni sui ragazzi di Via Panisperna, con alcuni bambini nel ruolo delle particelle elementari.

In occasione della notte bianca della scienza torna, inoltre, Photowalk 2015, il concorso internazionale per i migliori scatti di scienza che offre a 40 fotografi professionisti e dilettanti l’opportunità d'immortalare acceleratori e rivelatori di particelle. L’iniziativa, promossa dal network internazionale InterActions, ha come set esclusivo in Italia i Laboratori di Frascati dell’INFN. La foto italiana vincitrice sarà pubblicata su Le Scienze e sul sito Nationalgeographic.it.

L'obiettivo della Notte dei Ricercatori è avvicinare il pubblico ai luoghi in cui la scienza viene fatta, per raccontare la vita e il lavoro quotidiano dello scienziato. Come fa, ad esempio, Particle Fever, docufilm girato al CERN di Ginevra, proiettato la sera del 25 nei Laboratori di Frascati. L'opera, a metà strada tra documentario scientifico e reportage, ripercorre, infatti, attraverso il racconto diretto dei protagonisti, gli eventi che hanno portato alla costruzione di LHC e alla scoperta del bosone di Higgs, annunciata nel luglio 2012 dopo una caccia durata mezzo secolo, e premiata con il Nobel in fisica nel 2013. Un'avventura in cui l'Italia, grazie all'INFN che coordina più della metà dei 1500 studiosi italiani del CERN, ha avuto e continua ad avere un ruolo da protagonista. Come dimostra l'installazione realizzata dall'INFN MEET LHC - 60 anni di Italia al CERN, presente a Ferrara, in piazza Trento e Trieste.

Le numerose iniziative INFN per la Notte dei Ricercatori comprendono esperimenti e dimostrazioni scientifiche dal vivo, conferenze e seminari, spettacoli e concerti, visite guidate e mostre. Come “La scienza illumina”, organizzata da Sapienza Università di Roma, Fondazione Mondo Digitale, in collaborazione con INFN, Frascati Scienza e Asset Camera, per l'Anno Internazionale della Luce proclamato dalle Nazioni Unite. La mostra, che inaugura alla Sapienza la sera del 25, presso la Cappella universitaria, e rimane aperta fino al 21 ottobre con percorsi riservati sia agli studenti che ai cittadini di ogni età, comprende installazioni interattive con le quali il visitatore può scoprire i fenomeni dell’ottica geometrica, dell’ottica fisica e il bizzarro mondo della meccanica quantistica, dove tutto fa a pugni con il senso comune. Nel corso dell’evento si può assistere a una performance artistica basata sulla luce e i visitatori possono, inoltre, contribuire a un progetto di sviluppo sostenibile e cooperazione promosso da Liter Of Light (http://www.literoflightitalia.it/), costruendo lampade solari destinate ad alcuni villaggi del Senegal.

Sito web nazionale Notte dei Ricercatori

http://www.nottedeiricercatori.it

Progetto DREAMS: Laboratori Nazionali di Frascati, Sezioni INFN di Trieste, Bologna, Milano, Ferrara, Bari, Cagliari, Pavia, Roma e Pisa

Progetto SHARPER: Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Gran Sasso Science Institute e Sezione INFN di Perugia
http://sharper-night.lngs.infn.it

Progetto TRACKS: Sezione INFN di Torino
http://piemonte.nottedeiricercatori.it/

VENETONIGHT – Sezione INFN di Padova e Laboratori Nazionali di Legnaro
http://www.venetonight.it/

MEETMETONIGHT - Sezioni INFN di Milano e Milano Bicocca
http://www.meetmetonight.it/

BRIGHT - Sezioni INFN di Firenze, Pisa, Laboratorio EGO-Virgo (Cascina)
http://www.bright2015.org

Sculture, dipinti, collage fotografici, manufatti tessili, installazioni digitali e video ispirati alle sfide alla frontiera della conoscenza del grande acceleratore del CERN, LHC, alla passione dei migliaia di fisici che vi lavorano e alla recente scoperta del bosone di Higgs. Trenta lavori originali di artisti di tutto il mondo, che saranno esposti dal 15 al 21 Settembre nella Sala delle Carceri del Castel dell’Ovo di Napoli per la mostra Arte & Scienza, 30 opere di artisti internazionali illustrano la scoperta del bosone di Higgs, a cura del CERN e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. Le opere sono state realizzate per il programma art@CMS dell’esperimento CMS, uno dei quattro grandi rivelatori, che come gigantesche macchine fotografiche catturano le collisioni tra i fasci protoni nell’anello di LHC. Art@CMS ha coinvolto a partire dal 2012 artisti, ricercatori, studenti ed educatori in progetti creativi mirati alla partecipazione del pubblico. “Quasi tutte le opere esposte – afferma Pierluigi Paolucci, ricercatore INFN che ha curato l’allestimento napoletano – sono il frutto di una collaborazione tra un’artista e uno scienziato, che si sono avventurati ognuno nel mondo dell’altro. E la scoperta è che la ricerca artistica e quella scientifica posso incontrarsi, se partono dalle domande fondamentali che le animano.” Quella di Napoli è la prima tappa italiana delle opere raccolte da art@CMS, a cui si accompagnerà anche l’installazione interattiva “Il dono della massa” a cura di INFN, il collettivo Embrio.Net e Paolo Scoppola. Un ambiente immersivo, in cui i visitatori vivranno ‘l’esperienza impossibile’ di acquisire la propria massa, come particelle elementari all’origine dell’Universo. Al nucleo di opere provenienti dal CERN si aggiungeranno inoltre diversi contributi di artisti napoletani tra cui un’opera intitolata Big Bang dell’attore Francesco Paolantoni. Né poteva mancare un tocco assolutamente partenopeo: la ‘Pizza del bosone di Higgs’, creata per l’occasione da un pizzaiolo napoletano e che verrà presentata e offerta durante la mostra.

Eventi collaterali

Accompagneranno la mostra due eventi collaterali organizzati in collaborazione con la Città della Scienza di Napoli:

Disegnare coi ragazzi 16 Settembre ore 10.00, Castel dell’Ovo

Incontro con la musica elettronica G. Di Giugno e M. Fargnoli 17 Settembre ore 16.00, Castel dell’Ovo

In questi primi giorni di settembre 2015 Torino può essere considerata la capitale della fisica delle astroparticelle. Sono 500 i fisici, provenienti da 38 Paesi di tutto il mondo, riuniti nel capoluogo piemontese per l'appuntamento biennale con TAUP 2015, International conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics, giunta alla sua XIV edizione. Organizzata da Università di Torino, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Consorzio Interuniversitario per la Fisica Spaziale, Accademia delle Scienze di Torino, Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e Agenzia Spaziale Italiana (ASI), affronta, attraverso 32 sessioni plenarie i temi più attuali della fisica astroparticellare. Si va dai passi avanti nella ricerca della sfuggente materia oscura, che permea un quarto dell'universo, alla fisica dei neutrini; dalla caccia alle onde gravitazionali - teorizzate un secolo fa da Einstein nella Teoria della Relatività Generale, ma finora mai osservate - allo studio dei raggi cosmici e della radiazione cosmica di fondo.
"Siamo molto soddisfatti di questa edizione di TAUP, divenuto ormai uno dei più importanti appuntamenti a livello mondiale sulla fisica delle astroparticelle - commenta Nicolao Fornengo, fisico dell'INFN e dell'Università di Torino, e responsabile del comitato organizzatore di TAUP 2015 -. Il meeting sta avendo una grande partecipazione, con molti giovani studiosi, che hanno la possibilità di relazionarsi con gli esperti mondiali di tutti i principali settori della fisica astroparticellare. TAUP 2015 - sottolinea lo scienziato italiano - è, infatti, un'occasione per fare il punto su questo importante campo della scienza di frontiera".
Nel corso di una delle sessioni, ad esempio, il satellite della NASA FERMI - cui l'Italia partecipa con INFN, INAF e ASI - presenta i suoi risultati più recenti, compresi i limiti all'intensità d'interazione di materia oscura, attraverso lo studio di eventuali segnali gamma dovuti all'annichilazione delle cosiddette WIMP, Weakly Interacting Massive Particles, tra i principali candidati come costituenti della materia oscura. Sempre sulle WIMP, l'esperimento CRESST (Cryogenic Rare Event Search using Superconducting Thermometers), presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell'INFN, illustra un upgrade del suo apparato di rivelazione, grazie al quale l'esperimento sarà adesso sensibile alle WIMP molto leggere, da circa 1/2 GeV a 3-4 GeV, una regione molto difficile da sondare con gli esperimenti sulla materia oscura. Gli scienziati di PLANCK - satellite dell'ESA, l'Agenzia Spaziale Europea, con partecipazione italiana di ASI, INAF e di recente dell'INFN, progettato per lo studio dell'eco del Big Bang - presentano, invece, le ultime implicazioni della radiazione cosmica di fondo sulla fisica dei neutrini, che al momento portano i fisici a escludere l'esistenza di un quarto tipo di neutrino, oltre ai tre previsti dal Modello Standard della fisica delle particelle.
A margine di TAUP 2015, infine, anche alcuni appuntamenti per il pubblico. Come lo show sulla materia oscura "Phantom of the Universe: the Hunt for Dark Matter, presso il Planetario di Torino, realizzato dal CERN Media Lab; una conferenza divulgativa di Eugenio Coccia, direttore del Gran Sasso Science Institute dell'INFN (GSSI), dal titolo "L'invisibile luce delle stelle: neutrini dallo spazio e onde gravitazionali", e un seminario sulla comunicazione scientifica rivolto agli studenti di fisica dell'Università di Torino.

Il centro di ricerca multi-disciplinare ESS (European Spallation Source), basato sulla più potente sorgente di neutroni mai realizzata al mondo, è da oggi costituito nella forma di Consorzio Europeo, ERIC (European Research Infrastructure Consortium). Il completamento di questo importante traguardo, approvato la scorsa settimana dalla Commissione Europea, consentirà una gestione più agile ed economica di tutte le fasi di realizzazione dell’infrastruttura. Già inserito tra i progetti strategici nella roadmap del Forum Europeo per le Infrastrutture di Ricerca (ESFRI), ESS aprirà nuovi fronti di ricerca e applicazione nel campo della fisica fondamentale, delle scienze della vita, dell’energia, della tecnologia ambientale e dei beni culturali. “Questo passo rappresenta un’ulteriore dimostrazione dell’investimento che l’Europa sta mettendo in campo per questo innovativo progetto, la cui competitività, a livello mondiale, consentirà di dare un forte impulso a un settore di grande rilevanza per l’Europa – ha commentato Fernando Ferroni, presidente dell’INFN.

La costruzione di ESS, da poco avviata, coinvolge 17 Paesi, con Svezia e Danimarca nazioni ospitanti. Nei due Paesi saranno infatti basati, rispettivamente, il centro di ricerca - a Lund - e il centro di supercalcolo, che gestirà la grande mole di dati prodotti - a Copenaghen. L’Italia vi partecipa con il Ministero dell’Istruzione, Università e Ricerca (MIUR) e con l’INFN, il Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR) ed Elettra Sincrotrone Trieste. In virtù del livello di professionalità e delle competenze tecniche e scientifiche, riconosciute a livello internazionale nella costruzione degli acceleratori di particelle, la partecipazione italiana a ESS è coordinata dall’INFN. “L’INFN fornisce alla nuova infrastruttura di ricerca europea un contributo di altissima qualità tecnologica”, commenta Eugenio Nappi, vice presidente dell’INFN, nominato a presiedere il board dei rappresentanti delle nazioni coinvolte nella costruzione dell’acceleratore “In particolare, l’INFN ha la responsabilità scientifica del Normal Conducting Linac - continua Nappi - e della progettazione e realizzazione dell’intera parte a bassa energia dell’acceleratore”. 

L’investimento totale previsto è di 1,84 miliardi di euro con un contributo italiano del 6%, l’80% del quale sarà in-kind, attraverso la fornitura di parti della macchina. ESS avrà quindi per l’Italia, come per altri paesi, una doppia valenza strategica: da un lato rappresenterà un’opportunità unica per la ricerca scientifica di base e applicata, dall’altro richiederà un incisivo intervento di ricerca e sviluppo da parte delle industrie di alta tecnologia, rappresentando così un volano economico per tutta l’Europa.

Matteo Renzi si è recato oggi all’Aquila per la prima visita nel capoluogo abruzzese come Presidente del Consiglio. A ospitare l’incontro tra Renzi e i rappresentati delle istituzioni, del mondo industriale, degli ordini professionali e delle associazioni locali è stato il Gran Sasso Science Institute (GSSI), la scuola di dottorato internazionale e centro di alta formazione e ricerca dell’INFN.
“È un onore per il Gran Sasso Science Institute ospitare il Presidente del Consiglio in occasione della sua visita all'Aquila”, ha commentato Eugenio Coccia, Direttore del GSSI, che ha accolto Renzi e introdotto l’incontro. “Ed è per noi una soddisfazione che il Presidente del Consiglio abbia potuto apprezzare il carattere innovativo, la proiezione internazionale e la missione del nostro istituto: svolgere ricerche alla frontiera del sapere, formando giovani ricercatori e contribuendo, insieme all'Università e ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, a disegnare L'Aquila del futuro quale città europea della conoscenza”, ha concluso il direttore del GSSI.
All'incontro hanno preso parte, tra gli altri, il Sindaco dell'Aquila Massimo Cialente, il Presidente della Regione Abruzzo Luciano D'Alfonso, la rettrice dell'Università dell'Aquila, Paola Inverardi, il Direttore dei Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Stefano Ragazzi, e Antonio Zoccoli, membro della Giunta Esecutiva dell’INFN, che ha sottolineato come “il fatto che questo incontro tra il Presidente del Consiglio e la città dell’Aquila abbia avuto luogo al Gran Sasso Science Institute è significativo: il GSSI, progetto per la cui realizzazione l’INFN si è fortemente impegnato in questi anni, oggi rappresenta infatti un polo scientifico e culturale di eccellenza, a testimonianza di come la rinascita dell’Aquila sia possibile, e di come la ricerca scientifica sia un ingranaggio chiave per lo sviluppo, come sottolineato anche in occasione della recente visita del Presidente Renzi al CERN a Ginevra”.

Il GSSI
È un progetto promosso dall’OCSE (Organizzazione per la Cooperazione e lo Sviluppo Economico), per il rilancio socio-economico e lo sviluppo dei territori colpiti dal sisma del 2009. Nel 2012 il Governo Italiano, sulla base della Legge Nazionale 35/2012, ha istituito il GSSI, grazie anche al sostegno della Regione Abruzzo, e ha dato all’INFN il ruolo di soggetto attivatore. L’INFN ha inquadrato il GSSI nella propria struttura organizzativa, per i primi tre anni di attività, come Centro Nazionale di studi avanzati. I corsi di dottorato internazionale del GSSI, avviati nell’A.A. 2013-2014, si articolano nelle aree scientifiche di fisica, matematica, informatica, scienze sociali (gestione dell’innovazione e dello sviluppo territoriale).

Nuovi risultati ottenuti dalla collaborazione internazionale dell’esperimento XENON100, in funzione ai Laboratori del Gran Sasso dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), mettono in discussione per la prima volta una varietà di modelli finora accreditati come possibili spiegazioni della materia oscura. Tra i modelli esclusi da XENON100, anche parte di quelli ipotizzati per spiegare il segnale rivelato per la prima volta nel 1998 e poi confermato negli anni successivi, ai Laboratori del Gran Sasso, dall’esperimento DAMA/LIBRA (DArk MAtter/Large sodium Iodide Bulk for RAre processes), e interpretato, come segnale di particelle di materia oscura. Lo studio e i risultati ottenuti da XENON100 sono in corso di pubblicazione sulla rivista Science e su Physical Review Letters.

“Continua la caccia alla sfuggente materia oscura con questo strumento che permetterà l'esplorazione di regioni prima inaccessibili. I laboratori del Gran Sasso dell'INFN si confermano il luogo privilegiato per questo tipo di ricerche.”, è il commento di Fernando Ferroni, presidente dell’INFN.

L’informazione mancante per confermare l’attuale immagine del Cosmo, nel quale la materia conosciuta è solo una piccola parte, è attesa dalla rivelazione diretta delle particelle che si ritiene compongano la materia oscura. Questa ricerca è resa possibile dal fatto che le particelle di materia oscura, abbondanti nella nostra galassia, possono occasionalmente colpire gli atomi dei materiali rivelatori e depositare parte della loro energia. Tuttavia, i segnali di materia oscura sono molto difficili da rivelare, perché molto deboli ed elusivi e possono essere facilmente confusi con segnali simili ma di diversa origine. La capacità di XENON100 di minimizzare il rumore dovuto alla radioattività ambientale e ad altri fenomeni, consente di esaminare ogni singolo evento, estendendo così la ricerca di materia oscura a regioni di energia e a forme di interazione sinora inaccessibili. Proprio la capacità di abbracciare una moltitudine di caratteristiche possibili per le particelle di materia oscura rende XENON100 uno strumento straordinario, in quanto nessuno sa che cosa sia la materia oscura, né come interagisca con la materia ordinaria ed è quindi indispensabile poter valutare la gran parte delle ipotesi ammissibili. Ad oggi, l'esperimento XENON100 non ha rilevato particelle di materia oscura, ma le caratteristiche dimostrate dal rivelatore sono molto promettenti. L'elevata sensibilità mostrata nei risultati sperimentali consentirà al gruppo di ricerca internazionale di estendere la ricerca di materia oscura anche ad altre forme, fino a oggi escluse.

Secondo i modelli teorici più accreditati, il vento di particelle prodotto dal movimento della Terra nell’alone galattico di materia oscura può occasionalmente colpire i nuclei atomici di un materiale rivelatore, depositando una piccola quantità di energia che solo uno strumento di grande sensibilità consente di osservare. Sebbene non siano ancora state fatte osservazioni di questo tipo, nel 1998 ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso, l’esperimento DAMA/LIBRA, che coinvolge una grande componente di ricercatori italiani, ha annunciato la rivelazione di materia oscura con un apparato sperimentale costituito da cristalli di Ioduro di Sodio; un risultato che ha ottenuto convincenti conferme nel corso dei 15 anni successivi di presa dati da parte di DAMA/LIBRA. Il segnale rivelato da DAMA/LIBRA presenta la modulazione stagionale che è effettivamente attesa per la materia oscura, in quanto la Terra, orbitando intorno al Sole, attraversa l’alone di materia oscura che avvolge la Via Lattea, a una velocità diversa a seconda delle stagioni. Altri esperimenti dedicati alla ricerca di materia oscura, tuttavia, non hanno rilevato lo stesso segnale. Una spiegazione possibile di questo disaccordo è stata offerta dai ricercatori di DAMA/LIBRA ipotizzando che la materia oscura sia "leptofilica" - preferisca cioè interagire con gli elettroni (leptoni, in base alla classificazione delle particelle) anziché con i nuclei atomici - e che gli esperimenti che non osservavano lo stesso segnale non siano sufficientemente sensibili a questo tipo di interazione.

Per verificare questa ipotesi, gli scienziati della collaborazione XENON hanno sviluppato una nuova tecnica di analisi dei dati raccolti da XENON100, cercando, per la prima volta, interazioni di materia oscura con gli elettroni degli orbitali atomici dello Xenon. Questo è stato possibile grazie alla capacità del rivelatore di distinguere le interazioni con i nuclei atomici da quelle con gli elettroni, e grazie a un livello di rumore di fondo estremamente basso. Se la materia oscura avesse interazioni di tipo "leptofilico", XENON100 dovrebbe evidenziare un segnale molto chiaro, che tuttavia non si osserva. Questo consente di escludere un certo numero di modelli di interazione "leptofilica" della materia oscura con la materia ordinaria, che avrebbero spiegato il fenomeno di modulazione osservato da DAMA/LIBRA. D'altra parte, l’evidenza più che decennale di una variazione stagionale del segnale osservato da DAMA/LIBRA non ha trovato finora una spiegazione diversa dall'esistenza di materia oscura. Il risultato ottenuto da XENON100 spinge quindi a un forte ampliamento dell’usuale orizzonte di ricerca in questo campo. Allo scopo di estendere ulteriormente le possibilità d’indagine dell’esperimento, questo autunno la Collaborazione completerà un rivelatore di nuova generazione chiamato XENON1T, 20 volte più grande e progettato per essere 100 volte più sensibile rispetto XENON100.

"Dall'analisi dei dati di XENON100, sappiamo ancora di più su ciò che la materia oscura non è, che è un'informazione molto importante nel campo della fisica delle particelle", dice Elena Aprile, della Columbia University, fondatrice e responsabile della collaborazione internazionale che ha dato vita all'esperimento. “Abbiamo escluso i modelli nei quali le interazioni tra la materia oscura e quella ordinaria erano più forti, e con il rilevatore XENON1T potremo testare i modelli nei quali si prevedono interazioni più deboli. Siamo in grado di catturare anche il più flebile indizio di materia oscura. Se questo è il posto giusto per cercare la firma della materia oscura, dovremmo poterla vedere.”

Il gruppo italiano, rappresentato da Gabriella Sartorelli, dell'Università e Sezione INFN di Bologna, insieme al gruppo dei LNGS e la Sezione INFN di Torino, partecipa al progetto XENON da diversi anni e, oltre a contribuire a presa dati, analisi dati e simulazioni Montecarlo di XENON100 ha contribuito in modo considerevole alla progettazione e realizzazione di XENON1T, con responsabilità specifiche nella progettazione e realizzazione di tutte le infrastrutture dell’esperimento, del sistema di schermo di acqua e foto-rivelatori oltre che nella simulazione Montecarlo dell'apparato e delle particelle che possono attraversarlo, potente strumento proprio per studiare e quindi eliminare segnali di fondo. L’inizio della presa dati di XENON1T è previsto per la fine dell’anno e ci sono tutte le premesse per verificare altri modelli di materia oscura, ma soprattutto di vederla.