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Inizia la caccia alle onde gravitazionali
Si inaugura il 23 luglio Virgo: l'innovativo interferometro italo-
francese realizzato nella campagna pisana dall'Istituto Nazionale di
Fisica Nucleare e dal Cnrs francese
Il 23 luglio a Càscina, presso Pisa, verrà inaugurato
l'interferometro Virgo: l'innovativo rivelatore di onde
gravitazionali italofrancese, risultato di oltre dieci anni di
collaborazione tra l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e
il Centro Nazionale per le Ricerche Scientifiche (Cnrs) francese.
L'esistenza delle onde gravitazionali è uno dei misteri più
affascinanti della fisica moderna: esse sono state previste dalla
teoria della relatività generale di Albert Einstein, la loro
esistenza è stata dimostrata in modo indiretto (Joseph. H. Taylor e
Russell A. Hulse, premiati per questa scoperta con il Nobel nel 1993)
ma fino ad oggi non è mai stato possibile osservarle direttamente.
'Le sfuggenti onde gravitazionali sono perturbazioni della curvatura
dello spazio-tempo generate da corpi materiali in movimento
accelerato: possono essere considerate analoghe alle onde
elettromagnetiche emesse da particelle cariche in movimento
accelerato. La difficoltà di captarle è dovuta al fatto che si tratta
di perturbazioni estremamente deboli e, nella migliore delle ipotesi,
possiamo sperare di registrare quelle prodotte da fenomeni di portata
colossale, come l'esplosione di una supernova, l'interazione fra una
stella di neutroni e un buco nero, o ancora la fusione di due stelle
di neutroni appartenenti a un sistema binario', dice Enzo Iarocci,
presidente dell'Infn.'Virgo si propone di rivelare le onde gravitazionali grazie a
soluzioni tecnologiche estremamente sofisticate. Il sistema di misura
si basa essenzialmente su un fascio laser che viene suddiviso da uno
specchio 'divisore di fascio' in due fasci identici perpendicolari
tra loro, ognuno dei quali entra in una cavità ottica (cavità Fabry-
Perot) composta da due specchi, uno vicino e l'altro posto a tre
chilometri di distanza. I fasci di luce viaggiano sempre nel vuoto
ultraspinto. Ogni fotone dei due fasci subisce in media 50
riflessioni prima di uscire dalla cavità e ritornare verso lo
specchio divisore di fascio. Su questo specchio i fasci vengono
ricombinati e un dispositivo misura l'interferenza fra di essi. Se
un'onda gravitazionale investe gli specchi delle cavità Fabry-Perot,
la distanza tra gli specchi varia e l'interferenza dei due fasci
viene perturbata. Dalla variazione dell'interferenza è possibile
rivelare il segnale prodotto da un'onda gravitazionale', spiega
Adalberto Giazotto, coordinatore scientifico di Virgo.
Perché il sistema funzioni sono anche necessarie avanzatissime
apparecchiature meccaniche, le quali permettono un perfetto
isolamento dall'ambiente esterno ed evitano perturbazioni che
potrebbero mascherare il passaggio dell'onda. Fatte le dovute
proporzioni, il grado di precisione necessario per osservare
l'esistenza delle onde gravitazionali è analogo a quello che
occorrerebbe per misurare la distanza tra la Terra e il Sole con un
errore inferiore al diametro di un atomo, ma a una scala di grandezza
miliardi di volte più piccola!'Virgo è frutto di un progetto nato negli anni ottanta dalle idee e dagli sviluppi pionieristici del gruppo Infn di Pisa in
collaborazione con il gruppo del Cnrs allora diretto da Alain
Brillet. A questo nucleo originario si sono aggiunti successivamente
i gruppi del Cnrs ed In2P3 e dell'Infn di: Lal Orsay, Espci Parigi,
Lapp Annecy, Ipn Lione, Infn Napoli, Infn Perugia, Infn Laboratori
Nazionali di Frascati, Infn Roma 1 e Infn Firenze-Urbino.
L'interferometro ha già superato i primi test di funzionamento e nei
prossimi mesi verrà verificato il funzionamento di tutti i sistemi
che lo compongono. In seguito si passerà alla fase di presa dati. Gli
specchi di precisione nanometrica e i sofisticati sistemi
elettromeccanici rendono Virgo uno dei più sensibili strumenti della
rete mondiale che include anche i Ligo americani, l'anglotedesco Geo
e il giapponese Tama', conclude Adalberto Giazotto.
Attualmente il progetto Virgo opera nell'ambito del laboratorio Ego
(European Gravitational Observatory), appositamente costituito
dall'Infn e dal Cnrs. 'La difficoltà di captare le onde ipotizzate da
Einstein dimostra che dobbiamo ancora comprendere molto sulla forza
di gravità, nonostante essa abbia attirato l'attenzione dell'uomo da
tempo immemorabile, dato che fra tutte le forze è quella che
manifesta gli effetti più evidenti nella vita quotidiana', dice
Filippo Menzinger, direttore di Ego.
L'Italia occupa un posto di primo piano nel campo della ricerca sulle
onde gravitazionali e l'Infn dispone, tra tutti i rivelatori
esistenti nel mondo, quelli che permettono di esplorare la più estesa
banda di frequenze di onde gravitazionali. Oltre a Virgo, sono attive
da molti anni le due barre ultracriogeniche Nautilus (al Laboratorio
Nazionali di Frascati) e Auriga (al Laboratorio Nazionali di
Legnaro): questi due rivelatori, tenuti a una temperatura molto
vicina allo zero assoluto (-273 gradi centigradi) sono, allo stato
attuale delle nostre conoscenze, gli oggetti di grandi dimensioni più
freddi nell'intero Universo. Questa caratteristica permette alle
barre di registrare eventuali deboli segnali provenienti dallo
Spazio, risentendo in modo minimo delle perturbazioni dovute
all'agitazione termica delle molecole al loro interno.
23 giugno 2003
Fonte: Newton & Chucara 2000
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