INTERVISTA al direttore il Prof. Filippo Menzinger

0
1285


 

Autore: Filippo Baglini
fatta il : 30 Maggio 2007

 


Il 19 Maggio 2007 dopo anni di costruzione, quattro anni di messa a punto è entrato in funzione l’osservatorio gravitazione Europeo con la macchina di VIRGO, l’interferometro nella piana di Pisa che va a caccia di onde gravitazionali che ci racconterà le origini dell’universo.

La forza di gravità è tra tutte le forze della Natura quella che conosciamo da più tempo.
Una delle sue proprietà fondamentali è che tutti i corpi in caduta libera hanno la stessa accelerazione, questo fu identificato da Galileo all’inizio del diciassettesimo secolo. Newton successivamente stabilì le leggi di gravitazione universale. Infine A. Einstein, con la teoria della relatività generale, stabilì la connessione tra campo gravitazionale e struttura dello Spazio-Tempo. Fu lo stesso Einstein a prevedere le onde gravitazionali, simili alle increspature sulla superficie di uno stagno dopo il lancio di una pietra, che si diffondono nello spazio alla velocità della luce.
L’interferometro di VIRGO si occupa proprio di captare le onde gravitazionali fondamentali per studiare l’origine dell’universo e non solo:

abbiamo intervistato il direttore di EGO (European Gravitational Observatory )- il Prof. Filippo Menzinger che coordina il progetto VIRGO nella pianura di CASCINA a PISA.

Professore Menzinger, prima di parlare della macchina di VIRGO e del suo funzionamento, può spiegare ai nostri lettori cosa sono le onde gravitazionali?
Certamente. Le onde gravitazionali sono delle deformazioni dello spazio-tempo che si propagano come delle onde del mare. Hanno origine quando delle masse molto grandi hanno delle oscillazioni asimmetriche e nascono le onde gravitazionali. I fenomeni che possono essere osservati sono eventi stellari, per esempio quando due stelle si fondono insieme, oppure quando una supernova esplode ecc, fenomeni quindi celesti molto grandi e molto rari. Dico rari perché prima che avvengano i fenomeni appena citati, possono passare anni, decenni, millenni, dipende dal fenomeno. C’è da dire che nell’universo ci sono tante di queste situazioni, se uno ha sensibilità strumentale sufficiente per captare le onde gravitazionali può benissimo vederle, tutto sta nell’ottenere strumenti sensibili capaci di osservare questi fenomeni con una frequenza ragionevole. Se ci limitassimo ad osservare i fenomeni della sola nostra galassia con i miliardi di stelle che ci sono le probabilità di individuare qualche fenomeno che generi onde gravitazionali sarebbe molto limitata, non impossibile ma limita. Ed ecco che dobbiamo guardare più lontano, dove ci sono ammassi di galassie in cui un’esplosine di una stella si può verificare con più probabilità. E il più vicino ammasso di galassie e’ VIRGO, nella costellazione della Vergine, che è un ammasso di circa mille, duemila galassie, e quindi questo vuol dire aumentare di una fattore mille un fenomeno che nella nostra galassia non sarebbe possibile vederlo.

Quale è l’importanza delle onde gravitazionali una volta rilevate da VIRGO?
Le onde gravitazionali hanno un origine ben diversa dalle onde elettromagnetiche le quali possono essere cariche accelerate ecc. Le onde gravitazionali come accennavo prima sono prodotte da movimento di masse che sono fenomeni completamente diversi. Non solo le onde gravitazionali hanno la caratteristica di attraversare enormi spessori di materia, attraversano la terra, il sole, senza nessuna attenuazione. Una volta individuate ci permetteranno di osservare fenomeni all’origine dell’universo, il famoso Bing-Bang per esempio, in un periodo di tempo in cui le onde magnetiche non erano in grado di uscire dalla materia primordiale perché assorbite dalla materia, mentre le onde gravitazionali non sono in grado di essere assorbire, quindi studiare e vedere un’onda gravitazionale ci permette di risalire ai primi istanti dell’origine.

Queste ricerche si basano tutte sulla teoria di Einstein che per primo le scoprì teoricamente. Ci può dire qualcosa in merito a questo professor Menzinger?

Si. Le onde gravitazionali sono state previste da Einstein nella teoria generale nel 1920. Questa teoria prevedeva l’esistenza di questi fenomeni e solo da qualche decennio si sono potute osservare le onde gravitazionali in modo indiretto. Indirettamente si è potuto osservare la variazione del periodo di rotazione di due pulsar, e la variazione era perfettamente prevedibile con la teoria di Einstein in modo molto molto preciso e questa è stata la prova indiretta che esistono le onde gravitazionali, perché: quando il periodo di rotazione cambia vuol dire che si perde qualcosa, e questo qualcosa sono le onde gravitazionali. Ma questa è una prova indiretta, si spiega con la teoria, ma non sono state osservate e quindi è incominciata un’osservazione diretta delle onde gravitazionali e VIRGO ne è una prova importante.
Negli anni 60 ci fu un primo tentativo fatto da Weber il quale tentava di osservare le onde gravitazionali dalle proprietà di una massa di metallo le cui vibrazioni potessero essere indotte dalle onde gravitazionali. L’idea era giusta, ma con il passare degli anni si è visto che questo tipo di strumentazione non era sufficiente.


Quale è la storia di questo laboratorio nato nel mezzo della campagna Pisana?
Fin da quando è stato previsto di studiare le onde gravitazionali con l’interferometro, si è visto che le dimensioni erano un fattore vincente. Bisognava costruire un interferometro grande, si trattava di trovare una zona che fosse adatta ad ospitare un’enorme struttura fatta da due braccia a forma di L e doveva essere in una zona piana. L’intero progetto dell’interferometro di VIRGO è stato ideato e progettato dal prof. Giazotto che lavora qui, che ne è il padre fondatore. Il prof Giazotto, ha perseverato a trovare il luogo e i giusti finanziamenti e c’è riuscito, trovando persino dei partner in Francia che potessero partecipare al progetto. E così nacque VIRGO, che è stato approvato dall’INFN e dal CNRS di Francia. Nel 2000 si è deciso di realizzare una istituzione che ospitasse il completamento della macchina, la sua messa a punto, il suo funzionamento e questa istituzione è appunto EGO (European Gravitational Observatory) dove lei è oggi.

Quanti ricercatori lavorano a questo progetto?

Il progetto è stato portato avanti da una coalizione di undici laboratori, (6 italiani e 5 francesi) fino al momento della realizzazione completa, in tutto si possono contare un centinaio di persone. Poi considerando altri scienziati, tecnici si arriva a 150 persone. Tra le altre cose se mi permette volevo aggiungere che la sua visita capita proprio in un momento particolare e importante, il 19 Maggio 2007 dopo anni di lavoro e di messa a punto dello strumento è realmente entrato in funzione l’interferometro che si è messo subito alla caccia delle onde gravitazionali. In quello stesso momento sempre il 19 è entrata in funzione una collaborazione tra il nostro strumento VIRGO e i tre strumenti negli Stati Uniti – LIGO che misureranno le onde gravitazionali in contemporanea e in una stretta collaborazione scientifica.

Anche la Francia ha un interferometro?

No, esiste solo un interferometro e si trova qui a Cascina, i due enti promotori partecipano alle spese dei lavori al 50%. Quindi diciamo che sono due istituzioni pubbliche che finanziano il tutto, però voglio aggiungere che per far funzionare al meglio le cose era necessario creare un consorzio di diritto privato, quindi noi siamo una società privata, con maggiore libertà di funzionamento rispetto a una struttura pubblica.

Quali sono i problemi più grossi incontrati nel progetto VIRGO?

Sicuramente è un impresa di un enorme complessità tecnologica. Stiamo, ottenendo una sensibilità a un variazione dello spazio dovuto alle onde gravitazionali enorme. Siamo in grado di osservare variazioni di distanza, che per fare un paragone sono confrontabili con la precisione che ci servirebbe a misurare la distanza fra la terra e il sole con la precisione della dimensione di un atomo. Con i numeri, si parla di sensibilità di un miliardesimo di miliardesimo di millesimo di decimo questa è la sensibilità che si è raggiunta. Ma non basta bisogna ancora migliorare è sono questi i problemi da affrontare.


Ci spiega come funziona l’interferometro di VIRGO?
La macchina è costituita da due bracci, posti ad angolo retto a forma di L. Ciascun braccio è lungo 3 Km semplificando le cose possiamo pensare VIRGO all’interferometro di Michelson (Interferometro_di_Michelson) che lo utilizzò alla fine dell’800 inizi del 900 per vedere se esisteva l’etere. Ma quale è il principio dell’interferometro? Un fascio di luce arriva su di uno specchio semiriflettente e viene diviso in due fasci perpendicolari che arrivano a due specchi terminali e vengono riflessi e poi ritornano sullo specchio semiriflettente si ricombinano in un solo fascio. Nel ricombinarsi si formano le cosi dette frange di interferenza che hanno una certa distribuzione nello spazio che può essere rilevata da un fotodiodo. Se un onda gravitazionale arriva e deforma la distanza tra lo specchio riflettente de lo specchio terminale, le frange si spostano e cosi possiamo vedere le onde gravitazionali. E’ un fenomeno molto piccolo e quindi ci vuole molta sensibilità.
Se aumenta la distanza aumenta la sensibilità, ma non basta, c’è bisogno di avere una moltiplicazione della distanza e la facciamo con uno strumento chiamato cavità risonante che viene messa in ciascuno dei due bracci. Cosi facendo il fascio di luce va avanti e indietro molte volte tra i due specchi in modo tale da aumentare il percorso.
Naturalmente al tempo di Michelson si usava un fascio di luce filtrato, oggi usiamo un Laser all’infrarosso di grande potenza.
Ora ci sono infiniti fenomeni che possono disturbare le osservazioni, per esempio un terremoto, noi qui a VIRGO vediamo perfettamente le onde del mare a 20Km di distanza, si vedono le maree terresti ecc, e bisogna stare a tenti a captare le onde giuste.

Possiamo dire per riassumere che l’interferometro Europeo di VIRGO è una finestra sul Big-Bang?
Si. Possiamo dire che arriviamo molto vicini al Big-Bang, all’origine dell’universo, perché come ho detto, le onde gravitazionali una volta prodotte non sono più assorbite e possono viaggiare nell’universo e noi siamo qui con VIRGO a cercarle a captare la loro presenza.
Qualcuno una volta mi fece una metafora, carina per capire meglio: pensiamo a una sala di un concerto dove suonano gli strumenti, e noi immaginiamo di non avere l’udito. Noi vediamo gli strumenti ma non percepiamo il suono, le onde sonore. Al momento in cui si dovesse sturare l’orecchio veniamo inondati dalle onde sonore, ecco è come se noi avessimo aperto un finestra sulle onde sonore cosi speriamo di fare con le onde gravitazionali, di certo non saranno musica, ma qualcosa di magico ci diranno.

La ringrazio molto professore Menzinger
Ringrazio lei.

Archivio inteviste

LEAVE A REPLY