Scienze

Virgo, la macchina europea per la ricerca di onde gravitazionali

Febbraio 2017: primi passi verso il completamento di Virgo, il terzo strumento al mondo in grado di rilevare onde gravitazionali.

Tra poche settimane sarà un triangolo virtuale, i cui lati si estendono da un capo all'altro del mondo, a catturare con grandissima precisione le increspature dello spazio-tempo: le onde gravitazionali - fenomeno a lungo cercato e rilevato per la prima volta nel febbraio del 2016.

Due vertici del triangolo si trovano in prossimità dei due rivelatori gemelli dello strumento americano Advanced Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory): uno a Hanford (Stato di Washington, costa orientale), l'altro a Livingston (Louisiana: costa occidentale, a circa 3.400 km di distanza).

Il terzo vertice è in Italia, a circa 9.000 km di distanza dalla Louisiana: è l'evoluzione di Virgo, il rivelatore che si trova a Cascina (Pisa) e che fa capo all'European Gravitational Observatory (Ego), fondato e finanziato dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e dal Consiglio nazionale delle ricerche francese (Cnrs).

Dal 20 febbraio 2017, dopo cinque anni di lavoro e 24 milioni di euro, Virgo si unirà ai gemelli Ligo per chiudere il triangolo virtuale e iniziare la ricerca di onde gravitazionali.

Onde di spazio-tempo. Virgo è un interferometro: costruito con due bracci lunghi esattamente tre chilometri l'uno e tra di loro perpendicolari, a ciascuna delle estremità uno specchio riceve la luce di un raggio laser e la fa rimbalzare indietro. Là dove i due bracci di Virgo si incontrano, i due fasci laser interagiscono tra loro: lo strumento è costruito in modo che le creste di un'onda di un fascio laser incontri il ventre dell'onda opposta e viceversa. In questo modo, quando le due onde riflesse si incontrano si verifica una interferenza distruttiva: le due onde si annullano a vicenda, il risultato è nullo.

Le prime onde gravitazionali ad essere scoperte sono state prodotte dalla fusione di due buchi neri.

Se la nostra zona di Spazio dovesse essere investita da un'onda gravitazionale, la distorsione avrebbe una conseguenza fisica infinitesimale, ma rilevabile da uno strumento così sofisticato: uno dei due bracci risulterebbe leggermente più lungo dell'altro. La distorsione si rifletterebbe anche sui fasci laser che, distorti di conseguenza, non sarebbero più sincronizzati: creste e pance non sarebbero più perfettamente in sincronia. E questo sarebbe, secondo i ricercatori, l'evidenza di un'onda gravitazionale.

Le difficoltà per far sì che gli specchi non siano influenzati da altri fattori sono state notevoli, ma teoricamente superate: Virgo è dunque pronto a entrare in funzione... o quasi. Perché è ancora necessario rendere operativo il "sistema centrale", ossia il punto dove le onde si incontrano, identificando ed eliminando anche tutti i "rumori di fondo", ossia tutti i segnali che potrebbero disturbare l'esperimento.

Per arrivare alla perfetta sensibilità del sistema ci vorrà comunque ancora qualche mese e solo quando sarà tutto pronto - si pensa verso i primi di giugno - i tre rivelatori potranno comportarsi come un unico, grande strumento: secondo Gianluca Gemme, coordinatore di Virgo, grazie a questa triangolazione di dimensioni planetarie, il volume di universo osservabile potrebbe aumentare del 40%.

21 febbraio 2017 Luigi Bignami
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