Fabio De Ponte di Lapresse spiega in modo semplice cos’è l’interferometro, lo strumento che ha consentito la scoperta delle onde elettromagnetiche.
Secondo la teoria della relatività di Einstein, lo spazio non è davvero vuoto: è un mare e dentro questo mare ci sono delle onde. La maggior parte di queste onde sono piuttosto piccole. Tutti i corpi ne provocano, inclusi noi stessi, ma ce ne sono altre più grandi. Le maggiori sono emesse da eventi che sviluppano moltissima energia, come il caso della fusione di due buchi neri. Queste onde in effetti influiscono su tutti i corpi e quando arrivano, tutto si muove: i palazzi si allargano, i cartelli stradali si allungano, gli alberi si flettono. La nostra fortuna è che queste variazioni sono infinitesimali, quindi non sono in grado di compromettere i legami chimici, né gli organismi biologici e non ne riceviamo alcun danno. Anzi è proprio impossibile accorgersene.
Per rilevare queste onde, gli scienziati hanno bisogno perciò di misurare con certezza l’allungamento infinitesimale di un qualche oggetto. Quindi servono oggetti la cui dimensione sia nota e assolutamente fissa, in modo da poter registrare le sue variazioni. È un po’ come se volessimo un righello bianco di dieci centimetri, di quelli per le elementari, per controllare se si allunga o si accorcia. Dal momento che queste variazioni sono così piccole, però, i righelli non bastano: occorrono oggetti particolarmente grandi. Per questo gli interferometri (che misurano appunto l’interferenza creata dalle onde gravitazionali) sono enormi.
L’interferometro di Cascina, in provincia di Pisa, è composto di due specchi esattamente a tre chilometri di distanza l’uno dall’altro. Un fascio laser ne misura costantemente la distanza e quello che fanno gli scienziati è verificare se questa distanza cambia. Per essere certi che i due specchi rimangano in posizione fissa, hanno sviluppato uno stabilizzatore che li mantiene assolutamente fermi e che attenua ogni vibrazione che possa essere dovuta a fattori esterni, come i mezzi di trasporto che circolano nei dintorni o le scosse sismiche. Questo è il cuore dello strumento, quello che rende possibile la misura, ed è stato creato dal fondatore dell’osservatorio, il fisico Adalberto Giazotto. Per essere ancora più certi del risultato, i ricercatori hanno realizzato due coppie di specchi. Praticamente sono due righelli. Questi due righelli sono stati posizionati a 90 gradi l’uno rispetto all’altro. In questo modo la misurazione è più certa. Le onde gravitazionali, infatti, proprio come le onde del mare, sono direzionali perciò tendono ad allungare uno dei due righelli e ad accorciare l’altro. Così quando arriva un’onda gravitazionale, i due righelli non misurano più la stessa lunghezza. E quando questo avviene gli scienziati devono verificare che non ci sia stato alcun evento esterno a causare la differenza. Se possono escludere tutti gli eventi esterni e se la stessa differenza è stata rilevata anche nei due interferometri americani, allora vuol dire che una onda gravitazionale è passata, influenzando tutti gli oggetti presenti sulla terra. Dal momento che si tratta di un’onda che si propaga, il suo passaggio nei tre interferometri non è contemporaneo: arriva con una piccolissima frazione di secondo di ritardo nei tre punti.
