“Immaginiamo di andare in riva al mare con un bicchiere di birra. Ma invece di berla, la rovesciamo in mare. E poi cerchiamo di misurare di quanto si è alzato il livello del mare. Questo è quello che facciamo qui“. Così Antonino Chiummo, responsabile del sottosistema per la luce diffusa dell’Osservatorio gravitazionale di Cascina, in provincia di Pisa, spiega a Fabio De Ponte, di LaPresse. E per raggiungere questo obbiettivo, spiega lo scienziato, “la prima cosa da fare è ritagliarsi un pezzo di mare in cui le onde siano più piccole della differenza che vuoi misurare“. Il compito di Chiummo è quello di “acchiappafotoni“, ovvero sviluppa sistemi che intercettano i fotoni che escono dal flusso laser, per fare in modo che non interferiscano coi risultati delle rilevazioni.
Attualmente l’interferometro di Cascina è in fase potenziamento già da qualche anno e lo sarà almeno fino a settembre, dato che la sua sensibilità non era sufficiente, captando mediamente solo un’onda al secolo. Finito il potenziamento, secondo le stime, dovrebbe essere in grado di captarne due o tre all’anno. Le onde gravitazionali sono increspature nello spazio-tempo, che vengono prodotte da qualsiasi corpo in movimento. Quelle captabili, però, sono solo quelle causate da eventi di enorme portata, come ad esempio la fusione di due buchi neri, proprio come quella che ha permesso la rilevazione annunciata al mondo l’11 febbraio. Il fenomeno, spiega Chiummo, prende il nome di coalescenza, “praticamente è l’unione civile dei buchi neri“. Il compito dell’interferometro è quello di misurare la distanza tra due oggetti posti a una distanza fissa, perché le onde gravitazionali sono in grado di allontanarli o avvicinarli. Gli oggetti posti a una distanza fissa sono degli specchi. Lo strumento, nello specifico, è costituito da due flussi laser posti all’interno due tubi sottovuoto lunghi tre chilometri ciascuno (4 nel caso dell’interferometro statunitense) e messi a 90 gradi l’uno rispetto all’altro, in modo da formare una L. Ciascuno dei due laser viaggia tra specchi posti alle due estremità del proprio tubo e misurano la distanza tra gli specchi.
Perché la misurazione vada a buon fine, però, è necessario che gli specchi siano assolutamente fermi, e questo è garantito da una serie di oscillatori armonici, ovvero pendoli attaccati a catena l’uno all’altro: il primo è attaccato al soffitto, all’ultimo è agganciato lo specchio. Tutto ciò per attenuare il più possibile eventuali vibrazioni, che possono essere causate da piccole scosse sismiche o anche da mezzi pesanti, come treni o camion, che transitano nei pressi dell’interferometro. Gli specchi, inoltre, devono essere piatti: “Se li ingrandissimo alle dimensioni del diametro della terra – spiega Chiummo – la collinetta più alta sarebbe di due centimetri“. I bracci sono due perché è necessario rilevare contemporaneamente due distanze uguali e in due direzioni diverse, dato che le onde gravitazionali, proprio come quelle del mare, sono direzionali, quindi influenzano la lunghezza dei due in modo diverso: uno si accorcerà e l’altro si allungherà. Quando le distanze misurate sono diverse si accende la lampadina, ma prima di cantare vittoria bisogna capire a cosa è dovuta la differenza, per escludere che qualche evento circostante abbia mosso gli specchi. Fatto questo, se la lampadina si è accesa nello stesso momento anche nei due interferometri americani, allora vuol dire che siamo di fronte a un’onda gravitazionale, che una volta individuata sarà in grado di cambiare completamente il modo di guardare e studiare lo Spazio. “Se guardi con un binocolo il muro – spiega Chiummo – non vedi cosa c’è oltre. Se invece appoggi l’orecchio alla parete, puoi sentire qualcosa e farti un’idea di cosa c’è di là. Le onde gravitazionali sono questo“.