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Onde gravitazionali. La conferma diretta della teoria della relatività di Einstein

Dopo 100 anni esatti, è arrivata la conferma. Era il 1916, infatti, quando Albert Einstein pubblicò la teoria della relatività generale, dove descrisse la forza gravitazionale come effetto della curvatura di una nuova entità, lo spazio-tempo. Le onde gravitazionali teorizzate da Einstein esistono, questo lo sapevamo già da una quarantina d’anni grazie a prove indirette, ma è quasi un secolo che gli scienziati ne cercano gli effetti diretti, che cercano cioè di captare queste onde, le cosiddette increspature dello spazio-tempo, attraverso sofisticati rivelatori di onde: gli interferometri laser.

I due interferometri più grandi e sensibili del mondo si trovano negli Stati Uniti (in Louisiana e nello stato di Washington) e costituiscono il progetto LIGO (Laser Inteferometer Gravitational-wave Observatory), gemellato con il nostro interferometro pisano VIRGO (si trova a Cascina) di poco più piccolo ma ugualmente preciso.

Proprio dal lavoro dei ricercatori di questi due progetti arriva l’annuncio di pochi minuti fa… finalmente le abbiamo trovate, ora abbiamo la prova diretta.

 

Con noi, in collegamento da Cascina, c’è il responsabile Gianluca Gemme, responsabile INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) di VIRGO

 

 

 

Le onde gravitazionali sono generate dell’interazione di due enormi masse che si muovono l’una verso l’altra a velocità relativistiche (prossime alla velocità della luce) Gli strumenti di LIGO hanno registrato per la prima volta queste onde prodotte dall’interazione di due buchi neri, un evento violentissimo tale da piegare un’increspatura dello spazio-tempo abbastanza intensa da poter essere captata sulla terra. Un buco nero da 36 masse solari (36 volte più grande del sole) e uno da 29 masse solari hanno interagito tra loro, spiraleggiando l’uno verso l’altro a velocità elevatissime. I due buchi si sono fusi insieme 1,3 miliardi di anni fa, generando così un buco nero di 62 masse solari. Che ne è stato delle 3 masse solari di differenza? Si sono propagate in onde gravitazionali, che sono state così captate dagli interferometri. I ricercatori garantiscono che i conti tornano. Ovviamente, la nostra ricostruzione è un po’ semplicistica, il lavoro dei ricercatori è stato incessante. Le onde gravitazioni sono difficili da rilevare perché sono molto deboli e gli strumenti devono essere tarati e continuamente corretti affinché siano in grado di eliminare gli errori e i rumori di fondo.

Gli interferometri sono formati da due tunnel disposti a “elle” lunghi quattro chilometri ciascuno. All’interno di questi bracci viaggia un raggio laser che viene riflesso da una serie di specchi calibrati con estrema precisione e, se non incontra interferenze di alcun tipo, il raggio riflesso torna al punto di partenza, producendo una ‘figura di interferenza’ tipica. Nel momento in cui avviene il passaggio delle onde gravitazionali la propagazione dei raggi laser viene modificata, le masse vengono dilatate e contratte e il cammino del fascio non è più lo stesso (le lunghezze dei bracci subiscono variazioni). La figura di interferenza, a sua volta, si modifica. Il raggio di ritorno presenta delle anomalie precise che i ricercatori identificano come la prova dell’attraversamento delle onde gravitazionali. Le strutture di LIGO e VIRGO funzionano in un regime di totale isolamento sismico e a ultra alto vuoto, escludendo così disturbi e oscillazioni esterne.

In questo video viene spiegato il funzionamento preciso di LIGO mentre nel filmato qua sotto viene spiegato quello di VIRGO:

 

Questo un cartoon che spiega cosa siano le onde gravitazionali

 

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Ultimi commenti

  • francesco 5 aprile 2016 / ore 13:33

    Non bastano riscontri sperimentali per provare una teoria scientifica, neppure quando tali riscontri siano coerenti con le previsioni della teoria stessa,