Tanta ricerca e tecnologia italiana nella recente osservazione delle Onde Gravitazionali

Lo scorso 11 febbraio, in due conferenze stampa tenute simultaneamente negli USA ed in Italia, nella sede del consorzio EGO a Cascina (PI), è stata annunciata la prima osservazione diretta di onde gravitazionali da parte delle collaborazioni LIGO e VIRGO. Uno spettacolare evento è stato registrato lo scorso 14 settembre contemporaneamente nei due interferometri che compongono l’esperimento LIGO, l’uno situato a Livingstone (Louisiana) l’altro a Hanford (stato di Washington), a 3000 Km di distanza. I due rivelatori hanno osservato una oscillazione dello spazio durata circa mezzo secondo, di ampiezza e frequenza variabili, perfettamente sovrapponibile a quanto stimato da calcoli teorici nel caso della collisione e fusione di due buchi neri di circa 30 masse solari ciascuno, avvenuta 1,3 miliardi di anni fa.

La scoperta avviene esattamente 100 anni dopo la pubblicazione della teoria della Relatività Generale nella quale Einstein predisse l’esistenza delle onde gravitazionali, delle quali fino ad ora erano solo stati osservati effetti indiretti. La caccia all’osservazione diretta era iniziata fin dagli anni ’60, negli USA, ad opera di Joseph Weber e poi portata avanti in Italia grazie alla passione di Edoardo Amaldi, con la tecnica delle cosiddette “antenne gravitazionali”, barre metalliche ultrafredde delle quali si cercava di rivelare minuscole variazioni di dimensione. Successivamente, a partire dalla fine degli anni ’80, si passò progressivamente alla molto più sensibile tecnica degli interferometri nella quale un fascio laser viene separato e inviato su due percorsi ortogonali da dove, dopo numerose riflessioni, viene poi fatto interferire. Dalle figure di interferenza prodotte è possibile stimare le variazioni di dimensione dei percorsi seguiti dalla luce, in tutto simili a quanto avviene con i moti mareali, ma infinitamente più piccole, dell’ordine di 10-9 diametri atomici. La sensibilità degli esperimenti dipende quindi criticamente dalle tecnologie che permettono di isolare l’interferometro da qualsiasi vibrazione meccanica esterna (di origine sismica, termica, accidentale…) e da quelle che garantiscono il perfetto controllo delle caratteristiche della luce laser durante tutto il suo percorso.

Al momento dell’evento, l’interferometro VIRGO, situato a Cascina (PI) e frutto di una collaborazione italo-francese (INFN e CNRS), era spento perché in corso di upgrade al cosiddetto “Advanced VIRGO” che entrerà in funzione nel corso del 2016, ma ciò non toglie nulla al fondamentale contributo italiano a questa epocale scoperta. Non solo, infatti, LIGO e VIRGO hanno da alcuni anni costituito una unica collaborazione internazionale, all’interno della quale i ricercatori condividono completamente strumentazione e dati raccolti, ma gran parte delle preziose tecnologie utilizzate per la scoperta sono state ideate e sviluppate nei laboratori e nelle industrie italiane fin dagli anni ’90. Non è un caso che ricercatori italiani fossero in turno a LIGO proprio al momento delle registrazione dell’evento del 14 settembre. Un ulteriore esempio di eccellenza scientifica nostrana, virtuosa interazione fra ricerca e industrie di alta tecnologia, e ampia collaborazione internazionale.

Si tratta quindi di un successo che corona uno sforzo sperimentale durato 50 anni, portato avanti da generazioni di scienziati, in gran parte italiani. L’obiettivo che pare adesso a portata di mano è quello di osservare molti altri eventi, rivelare il passaggio di altre onde gravitazionali da utilizzare come nuovi “messaggeri cosmici” in grado di mostrarci aspetti ancora sconosciuti dell’universo e di costruire una vera e propria astrofisica gravitazionale.

 

 

Questa notizia è stata pubblicata nella newsletter ANPRI n. 4 del 25 febbraio 2016.

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