DAMA (Materia Oscura)

I principali apparati sperimentali di elevata radiopurezza dell'esperimento DAMA ai LNGS sono:

	l'apparato DAMA/NaI (~100 kg di NaI(Tl) di elevata radiopurezza), che ha completato la presa dati nel Luglio 2002. Lo scopo principale di questo apparato è stata l'investigazione della presenza di particelle di Materia Oscura nell'alone galattico utilizzando la marcatura indipendente da modelli detta della modulazione annuale del tasso di conteggio. Con una esposizione complessiva di 0.29 tonnellate x anno ha evidenziato la presenza di un segnale di materia oscura a 6.3 C.L [1], [2]. Alcune delle molte possibili analisi corollarie sulla natura della particella candidata e su aspetti correlati di astrofisica, fisica nucleare e particellare sono state anche eseguite [1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8]. Lo stesso apparato sperimentale ha inoltre permesso di ottenere risultati utilizzando altri approcci e investigando altri processi rari (ad esempio: assioni solari, processi con possibile violazione del principio di esclusione di Pauli, decadimento in "cluster", possibili transizioni spontanee di nuclei verso stati superdensi, ricerca di Q-balls, possibili processi di non conservazione della carica, SIMP e nuclearità, stabilità dell'elettrone, ecc.);
	l'apparato DAMA/LXe (~6.5 kg di Xenon liquido), che puo' raccogliere dati riempito con Xenon libero da kripton e arricchito o nell'isotopo ¹²⁹Xe o nell'isotopo ¹³⁶Xe. Esso ha investigato vari processi rari in diverse configurazioni ed è attualmente in funzione. I principali risultati sperimentali sono stati ottenuti studiando, ad esempio: la materia oscura con vari approcci, il doppio decadimento beta nel ¹³⁴Xe e nel ¹³⁶Xe, possibili processi di non conservazione della carica, stabilità dell'elettrone e del nucleone, ecc..
	l'apparato DAMA/R&D, dove vengono effettuate misure per la caratterizzazione di prototipi di PMT e dei rivelatori e dove vengono realizzati esperimenti di piccola scala, è principalmente dedicato alla ricerca del decadimento doppio-beta in vari isotopi (e.g. ⁴⁰Ca, ⁴⁶Ca, ⁴⁸Ca, ⁶⁴Zn, ⁷⁰Zn, ¹⁸⁰W, ¹⁸⁶W, ¹⁰⁶Cd, ¹⁰⁸Cd, ¹¹⁴Cd, ¹³⁶Ce, ¹³⁸Ce, ¹⁴²Ce, ¹³⁰Ba); sono stati studiati anche altri processi rari, ricordiamo e.g.: materia oscura con cristalli scintillatori di CaF₂, decadimento alfa raro nel ¹⁵¹Eu, decadimento beta raro del ¹¹³Cd. Molte altre misure sono in corso e in preparazione;
	L'esperimento di seconda generazione DAMA/LIBRA (Large sodium Iodide Bulk for RAre processes; ~250 kg di NaI(Tl) di elevata radiopurezza) continua l'investigazione di DAMA/NaI con piu' grande massa e piu' elevata sensibilità. In particolare, i dati dei primi quattro cicli annuali (esposizione: 0.53 kg x anno) sono stati rilasciati nel 2008. I risultati confermano l'evidenza indipendente da modelli sulla presenza di particelle di Materia Oscura nell'alone galattico [1],[2]. Nel Febbraio 2010 i dati di due ulteriori cicli annuali sono stati rilasciati [3]. L'esposizione cumulativa raccolta, considerando i 7 cicli annuali di DAMA/NaI e i 6 cicli annuali di DAMA/LIBRA, è 1,17 tonnellate x anno. L'evidenza indipendente da modelli è stata cosi' osservata con un livello di confidenza di 8.9 sigma. Il risultato è compatibile con vari candidati, tipi di interazione e scenari. Nessun esperimento i cui risultati possano essere confrontati direttamente in modo indipendente da modelli con questi è disponibile nel campo.

Inoltre è operativo un rivelatore al Germanio di basso fondo che consente di eseguire misure su campioni e selezione dei materiali e anche esperimenti di piccola scala che studiano principalmente modi di decadimento doppio beta in vari isotopi con la tecnica passiva e assioni solari. Molte misure sono in preparazione. Infine, è anche in corso un R&D verso un possibile apparato con una tonnellata di massa sensibile, proposto da DAMA già nel 1996.

Alcune foto degli apparati sperimentali:

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