Che cosa è la materia oscura

8. La modulazione annuale del segnale

di R. Bernabei, R. Cerulli

Per evidenziare la presenza delle WIMP nella nostra Galassia è possibile utilizzare la marcatura della modulazione annuale del tasso di conteggio in esperimenti di rivelazione diretta con apparati di sensibilità e prestazioni adeguate.

A causa del moto di rivoluzione della Terra attorno al Sole, che a sua volta si muove nella Galassia, il flusso delle WIMP che attraversano la Terra varia durante l’anno.

In particolare, il flusso è massimo in Giugno quando le velocità del Sole e della Terra nel sistema di riferimento della Galassia si sommano, mentre è minimo sei mesi più tardi, in Dicembre, quando tali velocità hanno verso opposto.

 

 

Pertanto il segnale rivelato dagli apparati sperimentali dovuto alle WIMP deve soddisfare alcuni requisiti molto stringenti:

1) deve avere un andamento modulato in accordo con una funzione cosinusoidale;

2) deve avere un periodo di un anno (tempo che impiega la Terra a compiere una rivoluzione completa);

3) deve essere massimo attorno al 2 Giugno e minimo nel mese di Dicembre;

4) deve essere presente in un determinato intervallo di bassa energia, dove le WIMP possono indurre rinculi nucleari;

5) deve coinvolgere - per ogni evento di WIMP - un solo rivelatore poiché la probabilità che una WIMP abbia interazioni in più rivelatori è minima;

6) deve presentare un’ampiezza di modulazione dell'ordine  del 7% circa.

Non si conosce a tutt’oggi alcun fenomeno fisico, eccetto le WIMP, che dia un segnale con queste caratteristiche peculiari.

L'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è attivamente impegnato da tempo  nell'investigazione delle particelle costituenti la Materia Oscura dell'Universo; in particolare, l'esperimento DAMA, presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, esplora la presenza di WIMP nell'alone galattico mediante lo studio della marcatura della modulazione annuale.

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