Scienze & Tecnologia

Il respiro dell’universo

di Francesco Ucci

121188-md.jpgL’11 febbraio viene data la notizia di una delle più grandi scoperte scientifiche del nostro secolo: le onde gravitazionali, teorizzate da Einstein più di 100 anni fa, sono state trovate. La scoperta, effettuata in realtà a il 14 settembre 2015, era trapelata a causa di alcuni tweet di diversi scienziati e da uno scambio di e-mail. L’onda captata è stata generata da un pulsar binario di 3,4 miliardi di anni fa. La loro esistenza, in realtà, era già stata confermata negli anni ’70 dagli scienziati Hulse e Taylor con la scoperta di un sistema binario di stelle compatte.

220px-Wavy.gifCosa sono
Le onde gravitazionali sono delle deformazioni del tessuto spazio-temportale, il tessuto di cui è costituito l’universo. Esse possono essere causate da diversi eventi che avvengono nel nostro Universo:

  • Stella di neutroni: sono enormi ammassi di neutroni, di diverse masse solari, dalla superficie estremamente densa ed irregolare. Queste irregolarità causano periodicamente delle onde gravitazionali.
  • Sistema binario:  è un sistema di due stelle dense, ovvero di due buchi neri o di due stelle di neutroni. Queste due stelle si avvicinano l’una all’altra muovendosi circolarmente fino a fondersi e l’intensità delle onde prodotte aumenta fino al “botto” finale.
  • Big Bang: si pensa che la grande esplosione che generò l’universo possa aver lasciato una sua traccia attraverso delle onde che rappresenterebbero il suo eco.
  • Supernovae: il collasso di queste stelle giunte al termine del loro ciclo vitale rilascia energia sottoforma di onde gravitazionali.

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Come si rilevano
Al passaggio di un’onda gravitazionale lo spazio ed il tempo si distorcono per un milionesimo di secondo; la variazione osservata a settembre era di 1 decimillesimo del diametro di un protone. Per la rilevazione di questi segnali sono stati costruiti diversi rivelatori. Il più importante è Advanced LIGO, un esperimento composto da due rilevatori che si trovano negli USA (uno nello stato di Washington ed uno in Louisiana). Ve ne è poi un altro in provincia di Pisa, chiamato VIRGO.

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derivatisanniti©

Il rilevatore è composto da due bracci di 4km ognuno disposti ad angolo retto (1). Un emettitore di laser (2) spara un fascio di laser, che viene scisso in due fasci perpendicolari da uno specchio semitrasparente (3) . Il fascio viene poi rimandato indietro dai due bracci. Questo avviene costantemente e i due fasci si ricombinano, arrivati allo specchio. In situazioni normali i duo fasci si annullano perché uguali. Al passaggio di un’onda uno dei due bracci si allunga e di conseguenza i fasci non corrispondono e quando vengono ricombinati producono un’onda che viene captata dal rivelatore ottico.

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derivatisanniti©

L’esperimento del LIGO era stato riacceso appena a Settembre dopo un processo di ammodernamento che lo aveva interessato dal 2004. Il sistema è stato riprogettato per aumentare la sua precisione di 100 volte dopo il rilevamento della prima onda. Per testare che gli apparecchi funzionino correttamente vengono inserite delle onde fasulle che vengono rivelate solo alla fine del processo. L’esperimento è estremamente delicato sia perché si ragiona su ordini di grandezza infinitamente piccoli sia perché qualsiasi cosa interferisce con l’apparecchio. Il passaggio di un aereo, lo sbattere di una porta, una folata di vento vanno a creare un rumore di fondo che viene poi “pulito”.

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