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Come cercare la materia oscura | Elisabetta Baracchini | TEDxVareseSalon


allora perché cercare la materia oscura
come ha detto la nostra bravissima
presentatrice
il motivo è perché è vero che ognuno da
oggi l’uomo conosce molto di più del
nostro cosmo rispetto a quando pensavamo
di vivere su una terra piatta anche se
alcuni ancora lo credono ancora oggi ma
in realtà quello che noi conosciamo del
nostro universo può essere rappresentato
in un modo allegorico come il numero di
biglie colorate che vedete in questo
barattolo mentre tutto il resto tutte le
biglie scure ecco noi non sappiamo
esattamente che cosa rappresenta che
cosa sono e compongono il nostro
universo per andare un po più sul
dettaglio su qualche numero
noi appunto conosciamo poco meno del 5
per cento del contenuto del nostro
universo che sappiamo essere formato
dagli atomi che formano il nostro
pianeta le serie su questa the sedute
noi stessi da atomi di elio e di
idrogeno che vagano nello spazio stelle
gas interstellare eccetera ma sappiamo
anche che il 23 per cento del nostro
universo all’incirca è composto da un
tipo di materia completamente diversa da
quella con cui abbiamo esperienza tutti
i giorni e questo tipo di materia non
interagisce con le onde
elettromagnetiche quindi con la luce ed
è questo il motivo per cui la chiamiamo
con molta fantasia la materia oscura la
ancora ce n’è ancora una parte ancora
più grande il nostro universo dc più del
70 per cento che ha formato dall ancora
più elusiva energia oscura che è quella
che spingere il nostro universo ad
espandersi ancora più velocemente ma
questo è talmente elusiva e non è
diciamo il mio campo di ricerca che lo
lascerò a un altro speaker un altro
giorno questo discorso
allora come facciamo a sapere che esiste
questa materia oscura se non la possiamo
vedere il motivo è che abbiamo
diciamo esperienza ed evidenza della sua
esistenza attraverso l’effetto che essa
provoca a livello gravitazionale su
tutto ciò che la circonda
a di questi tutti questi esempi per me
il più chiaro da spiegare il seguente
allora intanto sappiamo tutti che cos’è
la gravità e quella forza che ci tiene
legati alla terra ed è la stessa forza
che fa orbitare pianeti intorno al sole
quando noi vediamo viene di orbitare
intorno al sole vediamo anche che quelli
più vicini al sole vanno più velocemente
di quelli lontani
questo perché se guardiamo il nostro
sistema solare la massa che è quella
appunto che crea l’attrazione
gravitazionale è concentrata al centro
perché è concentrata nel sole e quindi
appunto fa più forza gravitazionale al
centro che ai bordi e questo è dovuto e
differente movimento dei pianeti e delle
loro orbite quindi se dovessimo andare a
vedere diciamo una galassia
scusate galassia come ruota noi ci
aspettiamo ovviamente di osservare un
comportamento simile che alla parte
centrale dove si trovano più stelle si
muova più velocemente dei bordi dei dei
rami della della galassia
quello che invece sperimentalmente
osserviamo e che è stata appunto una
delle prime non tanto nelle prime prove
diciamo dell’esistenza della materia
oscura è che le galassie nel loro
insieme ruotano la velocità più o meno
costante muovendosi dal centro fino al
bordo e questo è stato scoperto da vera
rubin nel 1970 e poi verificato su
tantissimi migliaia di galassie
ora questa cosa non è spiegabile
sperimentalmente almeno fino al giorno
d’oggi a meno di che di non ammettere
l’esistenza di una sorta di massa
mancante che permea queste galassie ma
anche tutto l’universo e che aggiunge
cosi massa facendo appunto ruotare le
galassie diciamo più velocemente di
quanto uno si aspetti dal punto è che
questo tipo di fenomeno noi lo
osserviamo non solo a delle diciamo
distanze
mente piccole per quanto riguarda la
cosmologia come può essere quella di una
singola galassia ma noi serviamo questo
effetto di massa mancante anche a nel
movimento di ammassi di galassie nello
scontro di ammassi di galassie fino ad
arrivare alle variazioni della
temperatura dell’universo primordiale
quindi questo ci dice che la materia
oscura non solo domina il nostro
universo ma lo fa dall’alba dei tempi
fin da quando il nostro universo è stato
creato capite quindi quanto sia
importante cercare di svelarne la sua
vera natura
ma come facciamo visto che ribadisco non
possiamo vederla allora ritorniamo a la
galassia la nostra galassia anche noi no
siamo abitiamo una galassia che
chiamiamo la via lattea e in particolare
uno dei bracci esterni della galassia
questa ovviamente come le altre galassie
ruota e ruota all’interno di questa
diciamo di questa materia oscura che
permea il tutto noi che lo diamo intorno
al sistema al nostro sole con il nostro
sistema solare ruotiamo intorno al
centro della galassia in particolare in
una direzione che che nel nostro cielo è
indicata da quella che chiamiamo la
costellazione del cigno che
apparentemente ribadisco perché sono un
moto apparente quindi quello che succede
è che ad un osservatore che ha sulla
terra come noi che ci sembra di stare
fermi no fondamentalmente sulla terra
quello che succede che in realtà ci
sembra che un vento apparente di materia
oscura ci venga incontro dalla direzione
della costellazione del cigno che è un
po come quando andiamo in modo o su side
car no con noi sentiamo andiamo in modo
verso una certa direzione sentiamo
l’aria che ci viene incontro come se
fosse un vento ma non è l’aria che si
muove siamo noi che ci muoviamo in una
certa direzione
e questo è quello che avviene in questo
momento ci stiamo muovendo attraverso un
mare se vogliamo di materia oscura
ora noi scienziati quello che facciamo e
cercare di sfruttare questo vento e di
giocarci a biliardo l’idea è un po
questa è come se la materia oscura fosse
la palla bianca del biliardo cariche è
quella che dà il movimento iniziale
noi però non possiamo vedere la palla
bianca
noi possiamo vedere solo le palle
colorate dopo che sono state portate
dalla palla bianca dove le palle
colorate sono gli atomi della materia
comune e dal movimento dalla velocità e
dell’energia e dal modo in cui queste
diciamo si muovono cercare di inserire
la natura e il modo in cui la materia
scura ovvero la biglia bianca ha
interagito con con loro ovviamente c’è
detta così sembra anche una cosa facile
il problema è che le biglie colorate
ovvero gli atomi della materia comune si
possono diciamo muovere o comunque
creare delle interazioni creare un
segnale diciamo anche per altri motivi
differenti per essere state diciamo
sbattute da altre particelle colorate
ovvero per aver interagito con la
materia comune o mettiamo anche come se
qualcuno desse una botta al tavolo ok
quindi la vera difficoltà sta nel poter
distinguere un evento causato dalla
materia oscura da uno causato dalle
particelle della materia ordinaria
questo perché anche se noi non ce ne
accorgiamo in realtà siamo continuamente
attraversati da radiazione
ok alla parte a parte i raggi cosmici
che in ogni momento arrivano dallo
spazio ci attraversano in realtà esiste
una grande parte di radioattività
naturale anche nel cibo che mangiamo
come appunto le banale ma anche nelle
nelle pietre possiamo per costruire come
il tuo voti con cui è stato costruito il
colosseo e gran parte di roma ma anche
nella stessa area che noi respiriamo
per farvi un esempio per darmi e che vi
sto parlando qui di radioattività
naturale non di là di attività indotte
dall’uomo con armi oppure industria che
è per darvi un esempio se noi volessimo
usare un kg di banane per esempio come
bersaglio per cercare di far sbattere
acchiappare questa materia oscura
dovremo cercare di distinguere un evento
creato dall urto della materia oscura
contro 3150 miliardi di eventi creati
dal kg di banane stesso capite quindi
come questo è davvero cercare un ago in
un pagliaio o in un banana josè vogliamo
cercare la materia oscura quindi che
cos’è che facciamo
cerchiamo di fare quello che possiamo la
prima cosa piste
andare sotto terra o sotto il gran sasso
dove appunto lavoro io ho anche nelle
miniere questa è una miniera di sale in
inghilterra bulbi e questo perché la
roccia ci protegge dai raggi cosmici che
arrivano dallo spazio questo però non
basta perché come vi ho spiegato i
materiali stessi con cui usiamo per
costruire le cose quindi lo stilo stesso
rivelatore con cui noi speriamo di poter
rivelare la materia oscura producono
della radioattività naturale ed è per
questo per esempio che viene usato il
piombo romano alpium trovato nelle navi
romani perché il piombo è radioattivo
nel momento in cui diciamo viene
estratto e purificata dall’uranio ma poi
inizia piano piano a decadere questa
radioattività quindi il piombo che
abbiamo che bruciamo adesso è ancora
reattivo ma quello prodotto dai di
antichi romani più di quasi duemila anni
fa ormai non lo è più quindi questa è la
risposta
ma anche questo non basta in realtà
perché comunque difficile dobbiamo
essere sicuri di aver effettivamente
rivelato la materia oscura e quindi
quello che facciamo a inventarci
tecniche c’è sempre più o meno complesse
o particolari per fare questo ora la
tecnica che abbiamo sviluppato con il
mio gruppo è che il motivo anche per cui
abbiamo ricevuto un grosso finanziamento
della comunità europea è la seguente a
noi usiamo un gas come bersaglio un gas
particolare senza entrare nei dettagli
quello che succede che se una particola
di materia oscura sbatte contro un atomo
del gas
questo automodelli si muova attraverso
il gas lasciando dietro di sé una
diciamo una traccia una strisciata di
elettroni perché li strappa dagli altri
atomi quello che noi facciamo è
raccogliere questi elettroni con un
campo elettrico su un piano che è
chiamato a noto dove li amplifichiamo
ovvero li moltiplichiamo perché di loro
e quelli primari sono molto pochi e
perché moltiplicando le più facile
rivelati e in questo processo di
moltiplicazione quello che facciamo e
produrre anche della luce e quindi la
nostra innovazione è stata nella scelta
di utilizzare delle telecamere ci mosse
che sono le stesse
abbiamo nei nostri cellulari per
fotografare queste tracce creare
lasciate da queste particelle in questi
anni abbiamo costruito un sacco di
prototipi e spero che queste foto vi
facciano vedere anche quanto è stato
divertente perché per me è davvero
un’emozione e un divertimento fare
questo lavoro è stato divertente
complicato ma anche molto molto
soddisfacente perché alla fine queste
sono le foto che abbiamo delle nostre
particelle dove diversi tipi di parziale
nessuna di queste è la foto di
un’interazione della materia oscura
perché altrimenti sarei a parlare a
stoccolma e non qui ma questo vi dà
anche l’idea di quanto questa tecnologia
sia potente perché la maggior parte
degli altri esperimenti vi possono solo
dire sì la palla si è mossa nell’alta
sul tavolo oppure non si è mossa noi vi
possiamo dire in che direzione si è
mossa si era così si è mossa con una
traiettoria tonda dritta se era molto
luminosa o meno e questo ci permette di
distinguere o possibilmente
sperabilmente un evento di materia
oscura da uno di materia ordinaria più
facilmente ma questo ci da un’arma
ancora più forte che è la direzionalità
allora vi ho detto spero di avervi
convinto che apparentemente questi
eventi di materia oscura dovrebbero
provenire da una direzione preferenziale
nello spazio proprio perché noi ci
muoviamo intorno al centro la galassia
verso la galassia del cigno
abbiamo un vento apparente che ci
proviene dalla galassia del cigno
ora invece tutti questi altri eventi di
radioattività naturale questi antiche
possono mimare la materia oscura
arrivano da tutti i lati da sopra a
sotto da destra da sinistra quindi non
hanno una direzione preferenziale nello
spazio come vedete facendo una foto alla
particella io posso vedere se va da
destra a sinistra sopra sotto e quindi
cui ci da queste foto ci danno un
informazione sulla direzione
diciamo di queste tracce questo ci
permette di distinguerle molto meglio da
il fondo che può mimare un evento del
genere ma anche nel caso di una
possibile osservazione di poterlo
correlare con una sorgente astrofisica
che è quella della galassia del cigno
che potrei che ci porterebbe a una
identificazione inequivocabile di un
evento del genere
quindi tutto questo è ancora in fase
diciamo di prototipi stiamo iniziando a
lavorare a questo esperimento che
appunto metteremo sotto il gran sasso e
cosa troveremo e se lo troveremo la
materia oscura
ovviamente è una domanda aperta e ancora
non sappiamo che cos’è che potremmo
davvero imparare o non imparare da
questa cosa comunque comunque portare
avanti la conoscenza dell’uomo ed è
questa la cosa importante perché vorrei
appunto ricordarvi di non lasciarvi
diciamo ingannare dal lato chiaro della
forza perché questo è un universo oscuro
dove la materia oscura lo tiene insieme
e dell energia oscura che ne determina
il destino ed è quindi ancora più
importante svelare la loro natura grazie
[Applauso] [Musica]
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