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30 Settembre 2020

Virgo il rivelatore di Cascina, Adalberto Giazotto suo padre, il Premio Nobel made in Usa


(Massimo Masiero) Pisa, 3 ottobre. Virgo (significa “Vergine” in latino, ma è declinato al maschile) è nato nella campagna toscana, a pochi chilometri da Cascina, in una pianura di campi dai colori intensi, scanditi dalle stagioni dal verde primaverile al giallo estivo, con all’orizzonte le colline coperte dalla macchia mediterranea. La scienza del futuro si compiaceva di riflettersi nei paesaggi del Rinascimento toscano.
Dal racconto dell’immagine bucolica a quella arida, ma affascinante della scienza, il passaggio è brusco, lacerante, senza incertezze. Siamo negli anni 70. “Inizia lo studio di un nuovo tipo di rivelatore sensibile a una banda di frequenze molto più ampia di quella dei rivelatori a barra: l’interferometro per onde gravitazionali”. Il rapporto scientifico, che si può leggere su più diffusi siti web, ci introduce nell’area quasi misteriosa della ricerca. E’ scritto: “Questi apparecchi sono caratterizzati da speciali specchi molto distanti tra loro. Le variazioni della distanza degli specchi, prodotte dal passaggio di onde gravitazionali, vengono misurate con raggi di luce. Le variazioni, estremamente ridotte, sono circa un miliardo di volte più piccole di un atomo” E’ la prima sommaria spiegazione, che prosegue indicando che pionieri di questo tipo di rivelatori, la cui sensibilità cresce con la separazione degli specchi, furono scienziati tedeschi e statunitensi. Ma ecco che negli anni ‘80 si inserì in questo campo di ricerche la sezione di Pisa dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. E fu proprio Adalberto Giazotto a guidare la squadra di ricercatori. E ancora lui che dette il via, speditamente, agli studi per la realizzazione di un rivelatore interferometrico di grande lunghezza. Nel 1993, in collaborazione con il francese Centre National pour la Recherche Scientifique (CNRS), l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare varò il progetto Virgo. E la famiglia si è ampliata a dismisura. Alla sua realizzazione hanno partecipato 11 laboratori francesi ed italiani. Il finanziamento del progetto è stato di circa 76 milioni di euro. Ecco perché il Premio Nobel 2017 per la fisica assegnato ai tre scienziati statunitensi Rainer Weiss, Barry Barish e Kip S.Thorne, può avere un po’ d’accento toscano. Lo scienziato pisano è ben posizionato e un po’ di considerazione se la merita. I tre studiosi per primi, il 14 settembre 2015, avevano misurato le onde gravitazionali, il debolissimo segnale generato da un catastrofico evento avvenuto lontano, nel cosmo, che un secolo fa Einestein aveva previsto, su un piano solo teorico, nella sua “Relatività Generale”. E infatti nell’annunciare il prestigioso premio, l’Accademia delle Scienze svedese ha menzionato anche la collaborazione con Virgo, il rivelatore che ha sede all’European Gravitazional Observatory (Ego) di Cascina, a pochi chilometri da Pisa, realizzato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e dal Centre National de la Recherche Scientifique (Cnrs).
Come funziona Virgo? Spiegano i report che è costituito da due bracci perpendicolari lunghi 3 chilometri ai cui estremi sono situati speciali specchi sospesi. Per percorrere i due bracci, la luce emessa da una sorgente laser viene sdoppiata in due fasci. Aggiungono: “Mediante opportuni artifici ( cavità di Fabry-Perot) si determinano ripetute riflessioni dei fasci, in modo che la lunghezza ottica effettiva di ciascun braccio venga portata a 120 km. I due fasci di luce, dopo aver fatto questo lunghissimo percorso, vengono ricombinati, sfasati, in modo che al rivelatore non arrivi luce. Il passaggio di un’onda gravitazionale modifica la distanza fra gli specchi, provocando un parziale sfasamento dei fasci e quindi un’alterazione dell’intensità luminosa nel punto di osservazione. Tale intensità risulta proporzionale all’ampiezza dell’onda gravitazionale. Le componenti ottiche dell’interferometro sono poste in camere sottovuoto connesse da un tubo, anch’esso sotto vuoto, del diametro di 1 metro. L’intero interferometro, per avere un’estrema sensibilità, deve essere otticamente perfetto. Inoltre, per rimanere sensibile alle sole onde gravitazionali, è completamente isolato da ogni influenza esterna. Gli specchi, di altissima precisione, sono sospesi a particolari dispositivi, chiamati superattenuatori, che hanno la funzione di eliminare tutti gli effetti delle sorgenti di disturbo. Grazie a tutti questi accorgimenti, Virgo è sensibile ad un ampio spettro di onde gravitazionali, che si estende da 10 a 6000 Hertz circa di frequenza”. La parte finale del riassunto scientifico è datata perché conclude passando al futuro. Ma è sempre interessante e perché dimostra che Virgo è anche un lavoratore indefesso: “L’interferometro potrà captare segnali le cui sorgenti si trovano sia all’interno della Via Lattea che in galassie esterne, fino alla distanza dell’ammasso della Vergine (da cui il nome dato all’apparato), per un raggio di circa 300 milioni di anni luce. Per avere la massima probabilità di rivelare segnali provenienti da diverse sorgenti (pulsar, binarie coalescenti, stelle di neutroni ruotanti, supernove e così via), Virgo resterà in funzione giorno e notte ascoltando i segnali che potranno pervenire, in qualsiasi momento, da ogni parte dell’universo. I segnali verranno registrati ed elaborati da un centro di calcolo ed il patrimonio dei dati così raccolti sarà messo a disposizione dell’intera comunità scientifica internazionale. Virgo, vergine in latino, potrà essere interconnessa con analoghe apparecchiature esistenti nel mondo, in modo che, in caso di segnale positivo, si possano ottenere conferme incrociate” Questo è quanto. Ad ognuno è concesso di esprimere il giudizio che preferisce. Ma chi è il padre di Virgo? Adalberto Giazotto, genovese, classe 1940, definito un pioniere della ricerca sulle onde gravitazionali. Sin da giovanissimo era attratto dalla costruzione di trasmettitori e radio. Poi il liceo scientifico e la laurea in fisica all’Università di Roma nel 1964 con una tesi teorica. Inizia subito dopo a lavorare nel campo della ricerca nel centro di Frascati con Edoardo Amaldi e Gherardo Stoppini. Seguirono in quegli anni, nel 1968, le proteste giovanili e l’interruzione dell’attività di ricerca dei laboratori. Poi un periodo nel Regno Unito all’istituto di ricerca di Daresbury, dove rimane fino al 1973. In quel periodo furono numerosi i ricercatori italiani che furono accolti a braccia aperte nei centri di tutta Europa. Dopo qualche anno di nuovo in Italia e al prestigioso Cern. Dal 1981 al 1984, si interessa agli esperimenti per la rivelazione delle onde gravitazionali attraverso l’interferometria laser, una strada alternativa a quella delle antenne a barra allora diffuse. Già dagli anni ’70, Rainer Weiss al MIT e Kip Stephen Thorne al Caltech stavano lavorando nella stessa direzione, ponendo le basi dell’esperimento statunitense denominato Ligo. L’idea originale di Giazotto consiste nello sviluppare la sensibilità dei rilevatori interferometrici verso le basse frequenze. Il suo progetto riceve l’incoraggiamento
Adriano Di Giacomo, fisico teorico dell’Università di Pisa, e proprio a Pisa si forma il nucleo del futuro gruppo Virgo, di cui fanno parte anche Raffaele Del Fabbro, Angela Di Virgilio, Hans Kautzky, Vinicio Montelatici, Diego Passuello. Il resto è la cronaca di queste ultime ore.