Un giorno da ricercatore

1. 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

2. 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