Di Lorenzo Aiello per Social Up.
Nel febbraio 2016, il mondo della Fisica ha dato inizio ad un campo tutto nuovo di ricerca, grazie alla prima rivelazione di un’onda gravitazionale da parte degli interferometri americani LIGO. I progressi nel campo non si sono fatti aspettare e lo scorso 1° giugno le due collaborazioni internazionali LIGO/VIRGO hanno annunciato la terza rivelazione delle onde gravitazionali captate da LIGO.
Ma perché le vede solo LIGO e, soprattutto, quando riparte VIRGO?
La risposta alla prima domanda è abbastanza scontata: le vede solo LIGO perché, allo stato attuale, solo LIGO è in presa dati continua (quella che in gergo tecnico si chiama “Observing run” o “Science run”, cioè la modalità di osservazione continua per captare le onde gravitazionali). Quanto a VIRGO, l’esperimento italiano equivalente europeo del progetto LIGO, è ormai prossimo ad entrare in questa fase insieme ai gemelli americani ed a costituire il primo network operativo di interferometri gravitazionali di seconda generazione.
Un lungo processo di aggiornamento
r spiegare meglio il punto a cui è ora VIRGO, è necessario aprire una piccola parentesi su quali sono i passi che hanno portato dalla prima alla seconda generazione (più potente e sensibile) di interferometri. Con gli interferometri di prima generazione, rivelare un’onda gravitazionale era possibile, ma molto, molto difficile: la loro limitata sensibilità permetteva di captare solo segnali provenienti da regioni dell’universo non troppo distanti dal nostro Sistema Solare. Di conseguenza, la probabilità che avvenisse un fenomeno astrofisico in grado di generare onde gravitazionali rilevabili da questi strumenti era estremamente bassa, dell’ordine di un evento ogni 1-10 anni. Si è deciso, quindi, di spegnere gli interferometri e di aggiornarli con una serie di tecnologie per migliorare la sensibilità, aumentando quindi la probabilità di captare un segnale.
La prima fase è quella di R&D (Research and Development), cioè ricerca e sviluppo di possibili potenziamenti che aumentino le prestazioni della macchina. Ognuno dei sottosistemi dell’esperimento ha lavorato per anni, nei propri laboratori sparsi principalmente tra Italia, Francia e Olanda, all’ideazione e ai test preliminari di questi upgrade. Questa fase è iniziata diversi anni fa, già durante il funzionamento della prima generazione di interferometri.
La seconda fase è quella di integration: in questa fase tutti gli upgrade creati e testati nei vari laboratori vengono portati nell’esperimento e installati sulla macchina per verificare le loro performance direttamente sull’esperimento. Per fare ciò VIRGO è stato spento nel 2011 e da allora è stato sottoposto a questa (lunga) fase di aggiornamento.
Dopo l’installazione, hanno inizio i test
La fase successiva è quella cosiddetta di commissioning: in questa fase si comincia a testare come reagisce tutto l’esperimento ai miglioramenti che sono stati effettuati, andando a migliorare e testare una singola parte alla volta. Per fare un paragone, è come se voi aveste una macchina di Formula 1: nella fase di integration, ogni gruppo ha montato e lavorato su sulle singole parti (motore, sospensioni, freni, aerodinamica, ecc.); nella fase di commissioning, la macchina viene accesa e si osserva, senza spingerla al massimo, come reagisce nella galleria del vento alle nuove migliorie, facendo di volta in volta degli aggiustamenti dove si vedono delle prestazioni inferiori a quelle attese.
Dall’engineering run allo scientific run, la rincorsa ai gemelli americani
Dopo questa fase intensa, si passa ai cosiddetti engineering run: in questa fase, l’esperimento viene configurato per essere al massimo della sua potenzialità per diverso tempo (di solito qualche giorno/una settimana), in modo da testare definitivamente la validità le migliorie effettuate nella fase precedente ed eventualmente fare qualche ulteriore aggiustamento. Tornando alla nostra metafora, in questa fase è come se la vostra auto da corsa uscisse dai box per fare qualche giro veloce lungo il circuito. Solitamente, è necessario più di un engineering run prima di passare alla fase successiva.
L’ultima fase è quella di science run (anche detta di observing run): è lo stato più avanzato, quello finale in cui l’esperimento è alla massima sensibilità e prende dati consecutivamente per mesi. È il momento in cui la vostra monoposto esce per correre il suo gran premio.
Il network di interferometri finalmente operativo
VIRGO ha iniziato alla fine dello scorso anno la fase di commissioning ed è arrivato alla penultima fase, quella degli engineering run, lo scorso giugno. In questa fase, come abbiamo detto, la macchina è prossima ormai al massimo delle sue performances e testa le ultime migliorie. Durante questi test, per la prima volta, il network a 3 interferometri di seconda generazione è stato attivo, in quanto in parallelo i due LIGO erano accesi e in science run.
Da questi run di giugno sono emersi gli ultimi limiti e imperfezioni da migliorare, cosa che è stata fatta durante l’ultimo mese. Un ultimo engineering run di controllo è stato fatto in questi ultimi giorni, in modo da essere certi che le migliorie applicate fossero abbastanza robuste da permettere di avere una sensibilità sufficiente.
Lo spettacolo avrà inizio alla fine del 2018
VIRGO è, dunque, ormai pronto a entrare in scientific run in parallelo con i due interferometri gemelli LIGO: il passaggio all’ultima fase è iniziato oggi, segnando l’unione ufficiale di VIRGO al run scientifico chiamato O2. Questo run durerà qualche settimana, prima dello spegnimento per l’installazione di ulteriori migliorie per il successivo run (O3, che inizierà a fine 2018 e che anche per VIRGO durerà diversi mesi).
Nel frattempo, godiamoci una piccola eccellenza italiana che, nonostante lo stato disastrato in cui versa la ricerca nel nostro paese, è riuscito a raggiungere una performance notevole. Adesso i tre interferometri resteranno in ascolto insieme per qualche settimana per captare qualche segnale gravitazionale proveniente dal remoto universo.
Dunque silenzio: la caccia alle onde gravitazionali continua e questa volta, a pieno titolo, ci siamo anche noi!
su Lorenzo Aiello: dottorando in Fisica delle Astroparticelle presso il Gran Sasso Science Institute di L’Aquila, la mia attuale area di interesse e ricerca è quella delle Onde Gravitazionali, in particolare quella riguardante lo sviluppo e l’ottimizzazione di alcune componenti sperimentali di Advanced Virgo (esperimento di cui faccio parte dal 2015).
