Virgo rinvigorito torna in attività



L’antenna gravitazionale italiana, che fa parte del consorzio internazionale dei rivelatori, è tornata in funzione dopo aver subito una serie di radicali interventi per incrementarne la sensibilità.


Tutti ricordiamo lo storico annuncio dato al mondo 1 anno fa (l’11 febbraio 2016), quando si dava la notizia della prima osservazione diretta di onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due buchi neri; l’evento era stato rilevato dalle due antenne gravitazionali LIGO in USA, ma l’annuncio venne dato contemporeaneamnte negli Stati Uniti e in Italia, nell’ambito della collaborazione tra Virgo Collaboration e LIGO Scientific Collaboration; vediamo chi è la prima delle due.

Virgo è un rivelatore interferometrico di onde gravitazionali basato, come LIGO, sul principio dell’interferenza della luce. Si tratta essenzialmente di due bracci lunghi 3 km che formano un interferometro di Michelson, nel quale corrono dei fasci laser ad elevata intensità che vengono suddivisi da un divisore di fascio ed inviati nei due bracci perpendicolari, ai cui estremi vengono riflessi da due specchi principali (masse di riferimento), tornano indietro fino ad interferire in corrispondenza di un sensibilissimo rivelatore. In pratica, il sistema opera normalmente in modalità di interferenza distruttiva, il che significa che il percorso dei due fasci è regolato in modo da avere, tra i due, una differenza di cammino ottico pari a metà della lunghezza d’onda utilizzata nel laser (a dire il vero, questa condizione è soddisfatta anche se aggiungiamo a quello scarto un multiplo intero di lunghezza d’onda). Se una onda gravitazionale attraversa l’apparato, indurrà nel sistema una oscillazione momentanea della lunghezza, con un effetto generalmente diverso sui due bracci e quindi rivelabile con da un improvviso aumento di luce legato al momentaneo venir meno dell’interferenza distruttiva.


Nella realtà, le cose sono molto più complesse di come le abbiamo descritte perchè la variazione di percorso che si cerca di rivelare con un’onda gravitazionale è davvero minuscola, dell’ordine di 10−18 m, ovvero centinaia di miliardi di volte più piccola della lunghezza d’onda della luce utilizzata e migliaia di volte più piccola di un nucleo atomico! Questo rende la rivelazione estremamente difficoltosa e richiede una infinità di accorgimenti, specialmente per eliminare tutte le altre fonti di disturbo che inficierebbero l’osservazione sommergendola con un rumore indsiderato. Tra gli accorgimenti, oltre all’uso di un fascio laser ad alta precisione, c’è il trucco di fare viaggiare i fasci avanti e indietro per 50 volte grazie a delle cavità ottiche di Fabry-Pérot. Inoltre, i tubi in cui si propagano i fasci sono mantenuti in condizioni di vuoto ultra-alto (meno di 1 μPa) e costituiscono il più grande sistema di questo tipo in Europa.

L’antenna VIRGO di cui stiamo parlando è situata nel comune di Cascina, vicino a Pisa, ed è stata inaugurata nel 2003. Il progetto è frutto di una collaborazione italo-francese tra l’INFN e il CNRS, che hanno anche creato un consorzio per gestire la struttura ed analizzarne i dati, il cosiddetto EGO (European Gravitational Observatory).

Durante il lungo periodo dedicato all’aggiornamento e al potenziamento dell’antenna gravitazionale, ci sono stati anche alcuni inconvenienti che ne hanno ritardato l’entrata in funzione, inizialmente prevista nello scorso Settembre; uno di questi ha riguardato il sistema di sospensione dei due specchi principali, dato che i sostegni in silice sono andati distrutti e sono stati sostituiti da cavi d’acciaio. Prima di essere perfettamente operativa, il funzionamento dell’antenna subirà nelle prossime settimane un affinamento o “tuning-up” e poi si unirà in pieno alla ricerca di onde gravitazionali, con le cugine di oltreoceano, migliorandone notevolmente la capacità di distinguere la direzione di provenienza delle onde. La sensibilità di “Advanced Virgo” è decuplicata rispetto alla prima versione e ora dovrebbe essere pari a circa metà di quella delle antenne Ligo, anch’esse appena revisionate e potenziate.

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