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Alla ricerca di Fotoni Oscuri sulle due sponde dell’Atlantico

Un gruppo di fisici provenienti dal Cornell Laboratory for Accelerator-based Sciences and Education (Ithaca, USA) è stato ospitato nella Beam Test Facility (BTF) per studiare un rivelatore capace di inseguire le tracce di una nuova particella, il fotone oscuro. Questa particella potrebbe essere una possibile manifestazione di materia oscura, estremamente rara da ottenere, la cui produzione avverrebbe con varie metodologie nelle annichilazioni elettrone-positrone.

Per perseguire il loro test, il team di Cornell ha scelto la BTF, sfruttando l’efficacia della facility nel condizionare il fascio primario del LINAC di DAΦNE per produrre intensi fasci secondari sia di elettroni che di positroni, adattandoli alle particolari richieste del rivelatore. Quest’ultimo e’ un prototipo di calorimetro, costituito da 16 cristalli di Ioduro di Cesio precedentemente installati nell’esperimento CLEO a Cornell, e letti con altrettanti fototubi presi in prestito dall’esperimento BaBar a SLAC.

Dopo la spedizione dall’America, il rivelatore è stato riassemblato in BTF: durante la settimana di test si sono esplorate diverse energie di fascio, intensità e geometrie con l’intento di misurare le prestazioni del calorimetro.

”La BTF è un luogo ideale per lavorare e ci siamo trovati bene come a casa, alla nostra facility CHESS”, ha dichiarato Jim Alexander, team leader del gruppo. “Abbiamo rafforzato i legami con i nostri colleghi europei, con i quali abbiamo un interesse comune per i fotoni oscuri che può produrre una futura e continuativa collaborazione.”

Questa missione è stata in gran parte finanziata da un contributo del Ministero degli Esteri italiano al fine di favorire la collaborazione internazionale Italia-USA su questa tipologia di studi.

In figura sono rappresentate le zone di esclusione nel diagramma (coefficiente di accoppiamento ε2, massa A’) per un Fotone Oscuro nella sua tipologia “invisibile”, sia per misure sperimentali disponibili (colorate), che per quelle future (tratteggiate). MMAPS è un esperimento previsto al Laboratorio di Cornell.