Tutto ciò che sapevamo fino ad oggi dell’Universo, lo conoscevamo grazie alle onde elettromagnetiche, che sono onde generate da cariche elettriche in movimento: la luce visibile, le microonde, i raggi x, i raggi gamma…
Ad oggi, dell’universo conosciamo circa il 5%. Il restante 95% sappiamo soltanto che esiste.
Adesso abbiamo anche informazioni di come si muove la materia nell’universo: il movimento della materia genera onde gravitazionali, che vengono emesse durante eventi catastrofici come la fusione di buchi neri o il collasso di una stella su sé stessa. Le onde gravitazionali sono un effetto predetto dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein. Grazie agli interferometri siamo in grado di rilevare queste onde. E’ come se si fosse aperta una nuova finestra sull’universo, come se avessimo aggiunto la traccia audio ad un film che fino ad ora era stato muto.
Due gallerie blu si estendono per tre chilometri, e si incontrano nella campagna alle porte di Pisa, a Cascina. Sono i bracci di Virgo, l’interferometro progettato per dare la caccia alle onde gravitazionali provenienti dall’universo.
Virgo è nato da un’idea sviluppata a metà degli anni 80 dai fisici Adalberto Giazotto e Alain Brillet: fa parte dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO), fondato nel 2000 dall’Italia, con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e dalla Francia, con il Consiglio Nazionale della Ricerca Scientifica Cnrs. Ad EGO lavorano circo 250 ricercatori, provenienti da diversi paesi.
Negli Stati Uniti vi sono altri due rivelatori di onde gravitazionali simili a Virgo: sono i due rivelatori LIGO a Hanford e a Livingston, con bracci lunghi 4 chilometri. Grazie all’accordo di collaborazione firmato nel 2007 ed esteso nel 2014, Virgo e Ligo lavorano in tandem, mettono i dati in comune e li analizzano insieme, e insieme pubblicano i risultati scientifici.
Cos’è lo spazio-tempo?
Noi viviamo in uno spazio a quattro dimensioni: tre coordinate spaziali ed una temporale. E’ lo spazio-tempo. Non esiste spazio senza tempo e viceversa. Quando camminiamo nello spazio, ci muoviamo per forza anche nel tempo.
Lo spazio-tempo non è uno spazio rigido ed indeformabile, al contrario è un mezzo elastico, come un telo che a causa della materia che si muove, oscilla e si modifica. La materia curva lo spazio-tempo, vi lascia cioè un’impronta. Nel momento in cui una massa si muove, propaga questa curvatura.
Possiamo pensare anche allo spazio-tempo come alla superficie di uno stagno. Lanciando un grosso sasso nello stagno, si genera una perturbazione locale sulla superficie dell’acqua. La perturbazione si propaga sotto forma di onde (che potremmo paragonare alle onde gravitazionali). Noi siamo sulla riva dello stagno e non siamo in grado di vedere cosa accade al centro. Ma ora abbiamo uno strumento in grado di rilevare le onde che arrivano sulla riva, e attraverso la loro analisi, possiamo ricostruire l’evento che le ha generate.
E’ grazie a questo principio che siamo in grado di “sentire” ciò che è successo più di un miliardo di anni fa. Le onde gravitazionali rilevate da Virgo sono onde che sono state generate da un evento catastrofico accaduto un miliardo e mezzo di anni fa e che hanno impiegato tutto questo tempo per arrivare fino a noi. Se gli strumenti ce lo permetteranno, saremo in grado di rilevare le onde gravitazionali emesse dal Big Bang stesso, e conoscere qualcosa di più dell’origine dell’universo.
Cosa dice la teoria della relatività generale di Einstein?
C’è un legame tra la materia (che è energia) e la geometria dello spazio-tempo in cui viviamo. Queste due parti sono legate da una costante estremamente piccola: ciò significa che serve una grandissima energia per generare deformazioni significative dello spazio-tempo. La materia dice allo spazio come curvarsi, e lo spazio dice alla materia come muoversi.
Cosa sono i buchi neri?
Fino ad ora erano un’astrazione teorica che derivava dalla teoria della relatività generale di Einstein. Le onde gravitazionali rilevate dagli interferometri ne hanno provato l’esistenza. Un buco nero è una massa talmente grande da curvare lo spazio-tempo su sé stesso, creando una zona di universo da cui nulla può sfuggire. Ecco un breve video che spiega in modo chiaro e semplice la teoria di Stephen Hawking sullo spazio tempo e sui buchi neri:
Qui di seguito, un breve e semplice video divulgativo in inglese, con sottotitoli anche in italiano, che spiega in modo semplice cosa sono le onde gravitazionali e lo spazio-tempo. Si tratta di un video a cura di PHD Comics. Gli stessi contenuti sono spiegati anche in un fumetto disponibile in italiano.
Visitare Virgo
EGO accoglie regolarmente dei visitatori affinché possano imparare di più sull’esperimento Virgo.
Le visite guidate a Virgo sono gratuite e la priorità è data alle scuole e alle istituzioni accademiche. Tuttavia chiunque fosse interessato può visitare l’interferometro.
Per prenotare una visita, seguite le istruzioni presenti sul sito www.ego-gw.it
