Come si rivelano le onde gravitazionali: gli interferometri

Rivelare le onde gravitazionali è un’impresa complessa perché l’interazione gravitazionale è la più debole dell’universo. I fisici hanno così progettato speciali rivelatori, la cui realizzazione ha richiesto nuove soluzioni tecnologiche d’avanguardia. Sono gli interferometri laser: costituiti da due bracci perpendicolari lunghi chilometri (4 km in Ligo e 3 km in Virgo) al cui interno sono fatti propagare fasci laser, riflessi da specchi per allungarne il percorso, e quindi ricombinati a formare una figura di interferenza. Quando un’onda gravitazionale attraversa l’interferometro produce una variazione nella lunghezza dei bracci: uno si allunga mentre l’altro si accorcia. Queste variazioni di lunghezza, che sono molto più piccole del diametro del nucleo di un atomo, producono uno sfasamento della luce laser che viene osservato dal rivelatore.

“Ho accolto questa notizia con grande gioia – commenta Adalberto Giazotto, fisico dell’Infn, ‘padre’ di Virgo – sono molto contento di questo risultato, che rappresenta il coronamento di una linea di ricerca che avevamo iniziato noi di Virgo decine di anni fa. Siamo stati i primi a dire che era necessario costruire un rivelatore capace di osservare onde gravitazionali anche di bassa frequenza: è stato il più grande avanzamento nella tecnologia degli interferometri da quando si sono iniziati a realizzare questi rivelatori, negli anni ’80 del Novecento. Virgo è stato, infatti, il primo rivelatore al mondo capace di scendere alle basse frequenze, cui ha fatto seguito il progetto americano Advanced Ligo”. La scoperta è stata resa possibile grazie ad Advanced Ligo: un importante aggiornamento tecnologico che ha aumentato la sensibilità degli strumenti di prima generazione dei rivelatori Ligo. Questo consente oggi di sondare un volume di universo di gran lunga maggiore che in precedenza, e ha così permesso la scoperta delle onde gravitazionali durante la prima fase di osservazione. Anche l’interferometro per onde gravitazionali Virgo sta ultimando l’implementazione delle nuove tecnologie della fase Advanced Virgo, che ne aumenteranno la sensibilità. I lavori si concluderanno nella seconda metà del 2016, quando Virgo, nell’ambito degli accordi Ligo-Virgo per il coordinamento delle campagne di presa dati, entrerà in funzione. “Con il supporto costante dell’Infn, degli altri enti finanziatori e di Ego, stiamo completando Advanced Virgo, – spiega Giovanni Losurdo, ricercatore infn, coordinatore internazionale del progetto Advanced Virgo – che a fine anno si unirà ai due Ligo per formare una rete mondiale di rivelatori avanzati: l’aggiunta di Advanced Virgo sarà fondamentale perché permetterà di capire da quale parte del cielo è arrivato il segnale”. “E, come ci insegna l’esperienza di Galileo, quando si punta al cielo uno strumento di osservazione nuovo c’è sempre tanto da imparare e da scoprire”, conclude Losurdo.