Ams apre la porta sul mistero della materia oscura

Dati nuovissimi e soprattutto strani perchè non tornano con le previsioni delle teorie fisiche attuali: quelli raccolti dallo strumento Ams, al lavoro dal 2011 sulla Stazione Spaziale, potrebbero essere la prima prova indiretta delle particelle che costituiscono la materia oscura, ossia la misteriosa e invisibile che occupa il 25% dell'universo.

I dati sono stati presentati al Cern in una tre-giorni dedicata all’esperimento Ams (Alpha Magnetic Spectrometer) e l’attesa e l’entusiasmo dei fisici arrivati da tutto il mondo sono altissimi. Tanti gli italiani presenti all’incontro, visto che l’Italia riveste un ruolo di primo piano in questo esperimento senza precedenti, ideato 20 anni fa dal Nobel Samuel Ting, del Cern di Ginevra, e da Roberto Battiston, attuale presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi).

Costato 2 miliardi di dollari, Ams è frutto della collaborazione di 650 ricercatori di 16 Paesi, coordinata dal Dipartimento Usa dell’Energia. L’Italia è il maggior contribuente, con una partecipazione del 25% attraverso Asi e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Il 10% dei ricercatori che hanno partecipato al progetto sono italiani delle Università e Sezioni Infn di Perugia, Pisa, Bologna, Roma Sapienza, Milano Bicocca e Trento. Numerose anche le piccole e medie aziende che hanno contribuito a realizzare la macchina, alta 5 metri e larga 4, pesante 8,5 tonnellate, ed equipaggiata con 650 computer e 300mila canali di elettronica.

I dati presentati al Cern potrebbero indicare l’esistenza di un nuovo fenomeno fisico. Analizzando i raggi cosmici che attraversano continuamente i suoi rivelatori, Ams ha segnalato una quantità di positroni e antiprotoni anomala, decisamente più abbondante di quella prevista dalle teorie fisiche attuali. In altre parole, i fisici si aspettavano di incontrare queste particelle di antimateria nello spazio, ma non in quantità così grandi. L’unica spiegazione possibile è che questa abbondanza di positroni e di antiprotoni sia stata prodotta da collisioni tra particelle di materia oscura. Di conseguenza i dati di Ams fornirebbero una possibile evidenza indiretta sia dell’esistenza della materia oscura, sia del fatto che possa essere composta da particelle.

«Quando 20 anni fa ho fondato assieme al premio Nobel Sam Ting l’esperimento Ams ero sicuro che avremmo scoperto qualcosa di interessante, ma non avrei mai immaginato gli straordinari risultati di oggi», ha rilevato Battiston. L’emozione è grande anche per il presidente dell'Infn, Fernado Ferroni: «siamo eccitati - ha detto - per questi risultati che presentano un quadro difficilmente interpretabile nell'ambito della fisica tradizionale dei raggi cosmici». Anche per il direttore generale del Cern, Rool Heuer, «potremmo essere alle porte di una nuova scoperta, oppure di un nuovo mistero».

Roberto Battiston, oggi presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) è entusiasta. «Quello che abbiamo notato sono anomalie sia nella misura dei positroni che degli antiprotoni», ha aggiunto riferendosi all’analisi dei risultati di Ams. «L’eccesso di antiprotoni si aggiunge a quello di positroni pubblicato in precedenza da Ams, rendendo sempre più plausibile l’ipotesi che stiamo osservando un nuovo processo fisico fondamentale», ha detto ancora. «Entrambe le misure di precisione fatte da Ams della frazione di antiparticelle nei raggi cosmici stanno mostrando uno scenario completamente diverso rispetto a quello atteso».

Positroni e antiprotoni, ha spiegato, sono particelle di antimateria che ci aspettiamo nello spazio, ma le quantità osservate dai rivelatori dell’esperimento Ams sono in eccesso rispetto alle previsioni basate sulla fisica conosciuta.

Secondo Battiston «un modo per interpretarle in modo coerente è chiamare in causa nuove particelle associate alla materia oscura».

Senza dubbio, ha concluso Battiston, Ams «è un caso di eccellenza italiana nel settore della ricerca internazionale» perchè «arrivare a questo livello di precisione senza precedenti è stato possibile grazie ai rivelatori di Ams costruiti interamente in Italia, dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e dall'Asi». Il 10% dei ricercatori che hanno partecipato al progetto sono italiani delle università e Sezioni Infn di Perugia, Pisa, Bologna, Roma Sapienza, Milano Bicocca e Trento.

I primi risultati dimostrano che gli sforzi per realizzare l’Ams erano e sono più che giustificati.