Un sensore del CERN si unisce alla studio delle onde gravitazionali (e dei terremoti)

Uno strumento laser che misura le vibrazioni delle strutture sotterranee del LHC sembra avere molti interessanti utilizzi secondari: servirà nell'allerta precoce dei terremoti e per cancellare il "rumore di fondo" nelle rilevazioni dell'interferometro Virgo.

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Particelle-onde gravitazionali: da una caccia all'altra.|FCC Study@CERN

Il prototipo di un sismometro ad altissima precisione sviluppato dal CERN per controllare i movimenti sotterranei del più potente acceleratore di particelle al mondo ha guadagnato una seconda, e una terza vita molto interessanti: potrebbe servire nei sistemi di allerta precoce dei terremoti e rendere ancora più "pulite" le rilevazioni dei cacciatori di onde gravitazionali - come l'interferometro Advanced Virgo.

Non gli sfugge nulla. A differenza dei sismometri analogici tradizionali, che misurano gli spostamenti del suolo dai loro effetti su una massa sostenuta da una molla, il precision laser inclinometer (PLI) misura i loro effetti sulla superficie di un liquido, puntandovi sopra una luce laser e osservando come viene riflessa. Il PLI è capace di registrare anche il movimento angolare (e non solo gli spostamenti sull'asse verticale e orizzontale) ed è talmente sensibile che "si accorge" delle increspature formate sul Lago di Ginevra nelle giornate di vento. Secondo i suoi ideatori del CERN e del Joint Institute for Nuclear Research (JINR) russo, può cogliere uno spostamento verticale di 24 trilionesimi di metro dalla distanza di un metro.

 

Sicurezza interna, e non solo. Il prototipo di PLI installato nel tunnel TT1 del CERN si è dimostrato molto promettente per i futuri sistemi di protezione dell'High-Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC), il progetto di upgrade del CERN fissato per il 2026. Il "nuovo" acceleratore userà fasci più stretti di protoni per aumentare il numero di collisioni potenziali tra le particelle per unità di superficie in un dato intervallo di tempo. In caso di forte terremoto con un epicentro vicino al CERN, i fasci di particelle rischierebbero più facilmente di deviare dal percorso stabilito: vari PLI disposti lungo tutto il rilevatore darebbero l'allarme per tempo.

 

La collisione tra due stelle di neutroni, in un'elaborazione artistica: che cosa sono le onde gravitazionali, spiegato da Marica Branchesi | National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet

Rumore o segnale? L'alto potenziale dello strumento non è sfuggito a chi lavora in zone altamente sismiche: un prototipo dell'inclinometro è stato installato presso il Garni Seismic Observatory in Armenia. Un altro, sviluppato dal CERN in collaborazione con l'INFN, è ora in fase di test all'European Gravitational Observatory di Cascina (Pisa), dove si trova l'interferometro Advanced Virgo.

 

Lo strumento lavora incessantemente dal 6 agosto 2019 e ha già registrato alcuni terremoti minori. La sua elevata precisione dovrebbe rendere più facile distinguere le vibrazioni sismiche dalle onde gravitazionali innescate da collisioni celesti. Gli interferometri di Virgo e LIGO hanno di recente iniziato una nuova caccia ad onde gravitazionali generate in angoli di Universo ancora più distanti rispetto alle precedenti. 

 

11 Settembre 2019 | Elisabetta Intini