INFN-LNF Laboratori Nazionali di Frascati
Il 15 marzo 2022 la collaborazione PADME ha presentato al pubblico il suo primo risultato scientifico di rilievo. Si tratta di una misura, effettuata con una precisione mai raggiunta prima sotto il GeV, della sezione d’urto del processo Standard Model:
e+ e–→γγ.
PADME (Positron Annihilation Into Dark Matter Experiment) è l’esperimento dei LNF dedicato alla ricerca della materia oscura e in particolare del fotone oscuro. Alcuni modelli teorici prevedono l’esistenza di una nuova forza che collega il nostro mondo a quello della materia oscura. A questa cosiddetta “quinta forza” sarebbe associato un mediatore, battezzato fotone oscuro, una particella simile al fotone ordinario mediatore della forza elettromagnetica, ma con massa non nulla.
Nei due periodi di presa dati di cui ha beneficiato PADME nel 2019 e nel 2020, è stata raccolta circa la metà della statistica necessaria. L’analisi di questa enorme mole di dati ha permesso di mettere a punto il rivelatore.
Pertanto, dopo la fase di calibrazione ed equalizzazione, per testare le capacità dell’apparato, ci si è dedicati allo studio del canale di annichilazione più abbondante che produce 2 fotoni nello stato finale.
L’Elettrodinamica Quantistica permette di calcolare con precisione la sezione d’urto di questo processo, e confrontando il risultato sperimentale con la previsione teorica si possono stabilire dei limiti sull’esistenza di particelle del settore oscuro.
La presentazione di questo risultato è avvenuta nella sessione Dark Matter della prestigiosa conferenza internazionale Moriond Electroweak Interactions & Unified Theories, tenutasi a La Thuile dal 12-19 Marzo 2022. Si tratta della 56esima edizione di questo convegno a cui ogni anno vengono invitati a presentare i loro risultati quegli esperimenti/scienziati che hanno raggiunto traguardi di particolare rilievo.
Il portavoce dell’esperimento, prof. Mauro Raggi dell’Università Sapienza di Roma, ha così commentato l’avvenimento: “Tutta la collaborazione PADME ha considerato un grande onore ricevere l’invito a presentare il lavoro fatto a Moriond. Abbiamo anche discusso su chi dovesse presentare questa relazione. Alla fine, siamo stati tutti d’accordo nel proporre come speaker una giovane ricercatrice di Lecce, Isabella Oceano, che, avendo quest’anno completato il suo lavoro di dottorato proprio su questa misura, si appresta ad intraprendere una nuova carriera nel mondo della ricerca in Germania. Questo riconoscimento ci è sembrato il modo ideale di rendere merito alla serietà del suo lavoro e di augurarle il meglio per il futuro.”