Progetto: Virtual Immersions in Science della Scuola Normale Superiore

“Un Giorno da Ricercatore”

Relatore: Giovanni Ambrosino Classe 2C Informatica Istituto Tecnico e Liceo G. Marconi di Civitavecchia LE ONDE GRAVITAZIONALI La luce ci permette di vedere tutte le cose che ci circondano, per questo, fino ad ora abbiamo esplorato l’Universo percorrendo praticamente tutto lo spettro elettromagnetico, in cerca di informazioni che i telescopi potessero raccogliere, ed ancora una volta la luce è stata strumento che ha consentito di “vedere” le onde gravitazionali, supposte da Einstein nella sua Teoria della Relatività. Nella sua Teoria, Einstein aveva descritto la gravità come un effetto della curvatura spazio-temporale, diversamente dalla descrizione di Newton il quale la immaginava come la forza che ci tiene attaccati alla superficie del pianeta. Per Einstein lo spazio-tempo può essere in un certo senso considerato come una superficie in cui la presenza di un oggetto ne modifica la forma, per esempio se si pensa a un pallone da calcio fatto di piombo su un lenzuolo disteso (spazio-tempo), si immagina che il pallone crei un’incurvatura, se si spinge una palla di plastica di dimensioni pari a una palla da tennis, questa si muoverà sul tessuto con un moto dipendente dalla curvatura del pallone di piombo. Il movimento continuo della palla di tennis modifica l’incurvatura dovuta al pallone di piombo, le variazioni nel tessuto dovute a questo movimento genera onde. Questo accade in sistemi binari in orbita tra loro come il sistema Terra-Sole. Le perturbazioni della superficie spazio-temporale sono dette onde gravitazionali, esse deformando lo spazio, viaggiano e trasportano informazioni di eventi cosmici, che fino ad ora non avevamo avuto modo di osservare. Solo nel 2015, gli scienziati dei gruppi LIGO e VIRGO, aprono una nuova finestra sul cosmo, rivelando le onde gravitazionali prodotte nella collisione di due buchi neri. I dati raccolti dimostrano in un sol colpo sia l’ esistenza delle onde gravitazionali che quella dei buchi neri. Eppure il nostro pianeta è stato da sempre attraversato da miliardi di onde gravitazionali, ma non ce ne siamo mai accorti, perché le perturbazioni spazio-temporali arrivate fino a noi erano minime e per questo difficili da misurare; inoltre, poiché lo spazio-tempo viene deformato ovunque, dilatandosi e restringendosi, non è banale trovare uno strumento che non subisca le deformazioni generate dalle onde gravitazionali e che consenta quindi di misurare la

deformazione. Poi l’evoluzione tecnologia ha permesso di costruire l’interferometro laser, ovvero uno strumento che produce l’interferenza ottenuta facendo sovrapporre due fasci laser originati da una stessa sorgente. I due fasci laser percorrono distanze precise dopo le quali, arrivano in una stazione precisa in cui si registra la loro sovrapposizione che genera l’interferogramma, se una delle due distanze cambia, a causa di deformazioni originate da onde gravitazionale, i fasci laser non arriveranno in fase nella stazione di registrazione, per cui l’interferogramma cambia rilevando la deformazione nello spazio. Questa strumentazione è così tanto sensibile da misurare le variazioni della curvatura spazio-tempo nell’ordine di un miliardesimo del diametro atomico, e che per questo ha permesso di rilevare le onde gravitazionali. Con l’uso dell’interferometro laser, potremmo probabilmente spiegare cosa succede durante la collisione di stelle o raccogliere nuove informazioni del Big Bang e dell’origine del nostro Universo. Fonti usate: http://www.ligo.org/science/GW-GW.php http://matematica.unibocconi.it/articoli/teoria-delle-stringhe-da-newton-einstein-e-oltre http://www.nature.com/news/einstein-s-gravitational-waves-found-at-last-1.19361