RASSEGNA STAMPA
6 LUGLIO 2003
RASSEGNA STAMPA | 6 LUGLIO 2003 |
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DI CARLO BRADASCHIA
Così come Maxwell, dalle sue equazioni dell’elettromagnetismo, aveva dedotto l’esistenza delle onde elettromagnetiche, pur non immaginandone gli effetti e la potenziale utilità, anche Einstein, dalle sue equazioni della relatività generali, ha dedotto l’esistenza delle onde gravitazionali.
Noi oggi sappiamo tutto delle onde elettromagnetiche e le sfruttiamo appieno: luce, radio, televisione, microonde; esse sono, in particolare, il solo mezzo con cui abbiamo studiato l’universo fino a ora. Queste onde traggono origine dalle cariche elettriche e dalle proprietà magnetiche dei corpi in movimento e, indirettamente, dalla loro temperatura.
Le onde gravitazionali (Og), invece, non sono mai state rivelate, a causa della loro debolezza. Di queste però, previste già da quasi un secolo, sappiamo tutto. Einstein aveva escluso che avrebbero mai potuto essere rivelate. Questa è la sola previsione di Einstein che noi crediamo riusciremo a contraddire. J.H. Taylor e R.A. Hulse hanno ricevuto il premio Nobel per aver riconosciuto, inequivocabilmente, gli effetti dell’emissione di Og, studiando un sistema formato da due stelle di neutroni. Purtuttavia nessuno è ancora riuscito a costruire un rivelatore così sensibile da captare direttamente queste onde.
Perché è così importante raggiungere questa meta? Poiché le Og sono emesse dai corpi in moto accelerato esclusivamente a causa della massa che essi possiedono, nulla a che vedere con la carica elettrica. Onde elettromagnetiche e Og hanno, quindi, una natura completamente diversa e ci possono dare, sull’universo, informazioni completamente indipendenti. Guardando la televisione, l’immagine e il suono ci portano informazioni diverse. Rivelando le Og, potremmo finalmente alzare il volume del televisore con cui abbiamo finora studiato l’universo: si darebbe inizio a una nuova astronomia!
Esiste un’altra ragione che rende potenzialmente interessantissima l’informazione portata dalle Og. Dallo studio dei corpi celesti “visibili” è stata calcolata la massa dell’universo; ma tale massa è valutabile anche studiando il moto delle stelle: le due stime sono enormemente diverse, la seconda è circa dieci volte superiore alla prima. Se ne deduce che le onde elettromagnetiche ci hanno mostrato, finora, soltanto un decimo della massa del cosmo; gli altri nove decimi potrebbero esserci rivelati proprio dalle Og, originate, giustappunto, dalla massa. Pochi giganteschi buchi neri o una miriade di buchi neri microscopici, potrebbero rendere conto, almeno in parte, di questa misteriosa “massa mancante”.
Il rivolgersi verso fenomeni astrofisici è determinato dal fatto che in essi sono coinvolte masse enormi, che si muovono con accelerazioni irrealizzabili in un laboratorio: due stelle che si fondono a formare un unico corpo densissimo; enormi quantità di materia che precipitano all’interno di un buco nero; una stella che, raffreddandosi, collassa in una sfera di qualche decina di chilometri, per effetto della sua stessa gravita (una supernova). Questi sono gli eventi che possono produrre fiotti di Og misurabili e che contiamo di studiare e di capire.
Come ci si può render conto del passaggio di Og? Per comprenderlo bisogna far ricorso al linguaggio della Relatività generale. Questa teoria ci dice che, in assenza di campi gravitazionali (in assenza di masse), i corpi liberi si muovono in linea retta e orologi non in moto relativo battono tutti allo stesso ritmo. Non è così in presenza di campi gravitazionali: lo spazio-tempo è distorto (curvo) e i corpi in caduta libera percorrono traiettorie non rettilinee.
Un’onda gravitazionale è un campo gravitazionale oscillante e produce, pertanto, una distorsione variabile dallo spazio-tempo. Tenendo sotto controllo le distanze fra più corpi liberi, fermi uno rispetto all’altro, il passaggio di Og, sarebbe segnalato da variazioni oscillanti di tali distanze.
Virgo è, infatti, un enorme “metro”, di estrema precisione, che controlla le distanze fra tre corpi (specchi) posti ai vertici di un triangolo rettangolo con un diametro di 3 Km. Più precisamente è un interferometro ottico, in cui due fasci di luce laser percorrono avanti e indietro i cateti del triangolo. I due fasci di luce, ricombinandosi nel vertice dell’angolo retto producono una figura di interferenza. Eventuali minime variazioni di questa figura testimonieranno lo spostamento degli specchi (la distorsione dello spazio-tempo) e, quindi, il passaggio di Og.
La enorme difficoltà di questa misura sta proprio nel fatto che ci si aspettano, al massimo, variazioni di distanza fra gli specchi di un miliardesimo di miliardesimo di metro, molto meno del raggio di un protone! È facile immaginare quanti effetti indesiderati possono produrre o simulare tali spostamenti. È per questo che i fasci di luce si propagano per 3 Km all’interno di due tubi a vuoto di 1,2 m di diametro, in cui si ha una pressione di un milionesimo di milionesimo di atmosfera. È per questo che gli specchi che delimitano l’interferometro sono sospesi, nel vuoto, da ammortizzatori antisismici alti 12 metri. È per questo che è necessario avere più rivelatori indipendenti che misurano lo stesso evento: i due Ligo in USA, Geo ad Hannover, Tama in Giappone. Una coincidenza fra più strumenti ha una significatività statistica enormemente superiore. La misura della differenza del tempo di arrivo del segnale su più rivelatori permette, inoltre, di ricostruire la direzione di provenienza del fiotto di Og e di correlarlo con possibili segnali luminosi visti da telescopi ottici.
Virgo ha l’ambizione, assieme ai concorrenti-collaboratori del resto del mondo, di alzare il volume del televisore e iniziare l’astronomia gravitazionale.