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5. Rivelare onde gravitazionali

percorso a cura di C. Bradaschia

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Un interferometro “alla Michelson” icona_quantibio come quelli di Virgo e LIGO, è lo strumento ideale per evidenziare deformazioni spaziali di questo tipo. In un interferometro si inviano due fasci di luce laser icona_glossario in due direzioni perpendicolari e si controlla continuamente la figura d’interferenza icona_glossario fra i due fasci riflessi indietro dagli specchi terminali dei bracci lunghi alcuni chilometri (WE e NE nella figura).

I cambiamenti nella figura di interferenza (raccolta dal “photodetector”, una matrice di diodi sensibili alla luce) sono dovuti a variazioni della lunghezza dei bracci, quindi alle deformazioni dello spazio generate dal passaggio delle onde gravitazionali. Quanto più lunghi sono i bracci, tanto più grandi saranno le loro variazioni di lunghezza. Per esaltare ulteriormente l’effetto delle variazioni di lunghezza, si fa in modo che i fasci di luce percorrano i bracci centinaia di volte avanti e indietro prima di ricombinarsi. Questi giganteschi strumenti sono sensibili a variazioni di lunghezza molto più piccole del raggio di un nucleo atomico icona_esperto[433] ; così piccoli sono gli effetti prodotti dalle onde gravitazionali più intense che possono arrivare sulla Terra.

Proprio a causa dell’estrema piccolezza degli effetti di un’onda gravitazionale è necessario cercare di rivelare le onde più intense disponibili, che si stima siano prodotte in catastrofici eventi astrofisici, in cui sono coinvolte masse enormi, soggette ad accelerazioni intensissime. In laboratorio sarebbe impossibile produrre onde con effetti percepibili. Einstein, nel documento in cui aveva previsto l’esistenza della radiazione gravitazionale, aveva scritto che nessuno avrebbe mai potuto confermare sperimentalmente questo fenomeno.

Oggi possiamo contraddire Einstein, grazie a tecnologie che lui non poteva nemmeno immaginare. Così piccole variazioni di lunghezza (o spostamenti degli specchi che delimitano i bracci dell’interferometro) possono essere prodotte da onde gravitazionali ma anche da “rumori”; con questo termine si indicano tutti i fenomeni spuri che possono simulare o nascondere i genuini effetti delle onde gravitazionali. L’apparato sperimentale deve essere, quindi, progettato in modo da eliminare o ridurre l’effetto dei rumori. Poi discernere l’origine dei segnali rivelati e selezionare quelli “buoni” eliminando quelli dovuti ai rumori e’ il compito dell’analisi dei dati.

 

 

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L'interferometro Virgo a Cascina, Pisa

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