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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
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Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

DAMA 2018La collaborazione internazionale DAMA, in attività ai Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, ha recentemente presentato alla comunità scientifica i primi risultati ottenuti con l’apparato DAMA/LIBRA-phase2, esperimento dedicato principalmente allo studio della materia oscura nell’alone galattico. “L’approccio sperimentale impiegato da DAMA – spiega la responsabile della collaborazione, che ha presentato i risultati, Rita Bernabei, dell’INFN e dell’Università di Roma Tor Vergata – si basa sullo studio della marcatura indipendente da modelli della modulazione annuale del segnale di materia oscura”. “L’origine di tale modulazione annuale e delle sue caratteristiche peculiari – prosegue Bernabei – è conseguenza del movimento della Terra rispetto alle particelle di materia oscura che costituiscono l’alone galattico”. “In particolare, come conseguenza della rivoluzione terrestre attorno al Sole, che si muove nella Galassia in direzione della stella Vega, ci aspettiamo che la Terra sia attraversata da un flusso più intenso di particelle di materia oscura in prossimità del 2 giugno, e da un flusso minore intorno al 2 dicembre”, conclude la responsabile della collaborazione.

L’esperimento DAMA/LIBRA
È un rivelatore che si avvale di un apparato di cui è parte sensibile una struttura modulare di 25 rivelatori di NaI(Tl) (cioè di ioduro di sodio ‘drogato’ con tallio per aumentare l'efficienza di scintillazione e rendere differente la frequenza della luce emessa da quella  della luce assorbita), a elevata radiopurezza intrinseca, vale a dire con un livello bassissimo di radioattività naturale, per un totale di circa 250 kg di massa esposta. I 25 rivelatori, opportunamente schermati, sono ospitati nel ‘silenzio cosmico’ dei Laboratori sotterranei del Gran Sasso, uno tra i siti sperimentali più adatti allo studio di fenomeni rari, perché schermato dalla radiazione cosmica che arriva incessantemente sulla Terra grazie ai 1400 metri di roccia sovrastante. I risultati sperimentali recentemente presentati riguardano la seconda fase dell’esperimento DAMA/LIBRA (DAMA/LIBRA-phase2), in cui la migliorata configurazione sperimentale ha permesso – tra l’altro – di incrementare sensibilmente la risposta dei rivelatori, di abbassare la soglia energetica software (ossia l’energia minima considerata nell’analisi) e, quindi, di aumentare la sensibilità sperimentale. In particolare, l’apparato DAMA/LIBRA-phase2 impiega fotomoltiplicatori di seconda generazione ad alta efficienza quantica e nuova elettronica, opportunamente ottimizzata per gli scopi sperimentali, rispetto a DAMA/LIBRA-phase1.

I nuovi dati di DAMA/LIBRA-phase2
Sono stati acquisiti su 6 indipendenti cicli annuali corrispondenti a un’esposizione di 1,13 tonnellate all’anno. Essi confermano l’evidenza di un segnale, che soddisfa i requisiti della marcatura della modulazione annuale, con un alto livello di fiducia (confidence level di 9,5 sigma) nella regione energetica dalla soglia software da 1 keV fino a 6 keV. Inoltre, nella regione energetica tra 2 e 6 keV, dove i dati sono disponibili anche dal precedente esperimento pioneristico DAMA/NaI e da DAMA/LIBRA-phase1, combinando i dati sperimentali si ottiene il livello di fiducia per l’esposizione completa (2,46 tonnellate per anno) pari a 12,9 sigma. “I parametri di modulazione misurati sono in accordo con quanto atteso per particelle di materia oscura”, sottolinea la responsabile dell’esperimento. “Si è anche mostrato come non siano disponibili effetti sistematici o processi in concorrenza in grado di dar conto quantitativamente dell’ampiezza osservata e soddisfare contemporaneamente tutti i requisiti della marcatura”. “Il risultato indipendente da modelli è compatibile con una vasta zoologia di modelli teorici e fenomenologici. Il lavoro di approfondimento continua”, conclude Rita Bernabei.