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venerdì 11 marzo 2016

Spaziale: è di Velletri uno degli scienziati che si occupa delle Onde Gravitazionali

La Redazione di Velletri Life è fiera di poter dar spazio ad un importante argomento scientifico grazie all’esperienza e alla testimonianza del nostro concittadino Claudio Casentini. 


Claudio è un ragazzo nato nella città di Velletri l’11 Luglio 1989; ha frequentato il Liceo Scientifico Ascanio Landi, successivamente ha conseguito la laurea triennale in Fisica presso l’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” ed infine si è iscritto al corso di laurea specialistica in Fisica con curriculum in Astrofisica, laureandosi nell’anno accademico 2012/2013.

La tesi svolta da Claudio, sotto la supervisione della professoressa Viviana Fafone, è incentrata sulle Onde Gravitazionali, in particolare sulla “ricerca di segnale gravitazionale in coincidenza con flussi di neutrini da colassi di Supernovae”. Conseguentemente, nell’anno accademico 2012/2013, Claudio Casentini ha vinto una borsa di studio per poter procedere con la sua tesi magistrale all’estero. Ha svolto quindi, parte della tesi presso il MIT di Boston,seguito dal professor Erik Katsavounidis. Oggi Claudio è al secondo anno del dottorato congiunto tra La Sapienza, Tor Vergata e l’INAF in “Astronomy, Astrophysics and Space Science” e sta continuando il suo lavoro sulle supernovae. Il compito di Casentini è quello di analizzare i dati provenienti dalle due grandi comunità scientifiche, la LIGO e la Virgo, e da alcuni esperimenti di Neutrini. Attualmente Claudio collabora per portare avanti il suo lavoro con vari enti di ricerca internazionali come l’INFN, il MIT, Caltech, il GSSI dell’Aquila ed i Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS). Da Ottobre 2014 Claudio Casentini è all’interno della collaborazione Virgo, in particolare nel gruppo Virgo Tor Vergata, ed ha quindi il merito di essere uno degli autori dell’articolo sulla scoperta delle Onde Gravitazionali. Un cittadino veliterno impegnato a tutto campo nella scienza, dunque. È l’americana LIGO e l’italo/francese Virgo a portare avanti la ricerca delle Onde Gravitazionali nel mondo. I rilevatori interferometrici della LIGO sono localizzati a Livingston ed Hanford, negli USA; mentre l’esperimento Virgo si trova a Cascina,in provincia di Pisa. Gli strumenti sono degli interferometri di Michelson, cioè degli strumenti che permettono di studiare gli effetti di composizione della luce.
In questi strumenti la luce di un laser viene fatta viaggiare all’interno di due tubi perpendicolari tra loro. Al termine di questi due tubi ci sono due specchi, sui quali la luce si riflette e torna indietro. Una volta percorsa tutta la lunghezza del tubo nei due sensi, la luce si ricombina su un fotodiodo d’uscita dove ne viene studiata la figura di interferenza. I due tubi perpendicolari sono lunghi 4 km per gli esperimenti LIGO e 3 km per Virgo. Quando un’onda gravitazionale attraversa la l’interferometro, lo strumento subisce uno stiramento in una direzione ed un accorciamento nella direzione perpendicolare: quindi, contemporaneamente, uno dei due tubi si accorcia e l’altro si allunga. Questo fa sì che in uno dei due bracci la luce percorra una distanza maggiore, mentre nell’altro una distanza minore. In assenza di un segnale gravitazionale, sul fotodiodo di uscita si dovrebbe avere interferenza distruttiva e quindi non vedere luce. Quando passa un’onda gravitazionale l’interferenza non sarà più distruttiva per quanto detto sopra e, comparirà una figura che verrà poi registrata. Ovviamente tutto questo deve essere fatto in assenza di rumore. Visto che il rumore non può essere completamente eliminato, vengono adottati dei metodi per ridurlo: si usano specchi ultra-puri, si fa lavorare lo strumento a temperature prossime allo zero assoluto e si sospendono gli specchi con dei filtri meccanici particolarissimi per minimizzare il rumore sismico. Queste sono solo alcune delle accortezze che vengono prese ma, danno un’idea della mole di lavoro che c’è dietro e della bravura e della preparazione che Claudio e gli altri scienziati debbano possedere. I tre interferometri hanno recentemente subito un lavoro di aggiornamento in cui molti elementi sono stati sostituiti con elementi più avanzati e performanti. LIGO ha completato l’aggiornamento nel 2015 ed è passato nella configurazione chiamata Advanced LIGO (aLIGO). Virgo sta completando l’aggiornamento ad Advanced Virgo e nei prossimi mesi inizierà a raccogliere dati insieme ad aLIGO. Le due comunità scientifiche LIGO e Virgo lavorano in una collaborazione, la collaborazione LIGO-Virgo, ormai da diversi anni. Tra queste collaborazioni vi è un continuo scambio di dati e di personale scientifico. I dati di Virgo vengono analizzati da entrambe le comunità scientifiche e così vale anche per quelli di LIGO. Questo è successo anche nel caso del segnale gravitazionale trovato. I dati sono stati analizzati congiuntamente per mesi in modo da chiarire ogni eventuale dubbio e fugare ogni dubbio o perplessità. L’evento osservato è stato generato da un fenomeno di estrema violenza: la coalescenza di due buchi neri rotanti che spiraleggiano sempre più vicini l’uno all’altro fino alla fusione finale che genera un buco nero più grande. Nel segnale si distinguono bene le tre fasi, lo spiraleggiamento orbitale, la fusione ed il conseguente buco nero finale. Il tutto è avvenuto in 0,2 secondi. Claudio Casentini, ci ha inoltre informato che all’interno della collaborazione vengono svolti vari lavori inerenti la ricerca delle onde gravitazionali e che sostanzialmente ci sono due grandi ambiti: l’ambito HARDWARE di cui fa parte chi progetta e monta e testa fisicamente lo strumento e l’ambito della DATA ANALYSIS di cui fa parte chi analizza i dati dello strumento alla ricerca di segnali interessanti. La DATA ANLYSIS ha molti ambiti di ricerca: dalle sorgenti che emettono continuamente segnale gravitazionale (stelle di neutroni rotanti) alle sorgenti che emettono degli impulsi brevissimi per poi tacere per sempre (fusione di oggetti compatti, esplosione di Supernovae). Come ci tiene a sottolineare Casentini, la ricerca scientifica in ambito gravitazionale è di fondamentale importanza per la fisica moderna per un motivo in particolare: ci permette di avviare un nuovo campo dell’astronomia, l’astronomia gravitazionale, che può fornire le risposte necessarie per completare alcuni puzzle ancora irrisolti della fisica moderna. Claudio poi, ci racconta che “nel caso della scoperta delle onde gravitazionali dello scorso 11 Febbraio, i risultati ottenuti sono stati due: da un lato c’è stata la prima osservazione diretta delle Onde Gravitazionali e dall’altro c’è stata la prima osservazione diretta di un buco nero. Questi oggetti non erano mai stati osservati direttamente (cosa impossibile con i normali telescopi o con i neutrini in quanto non emettono radiazione), ma solamente indirettamente. Per indirettamente si intende che, fino ad ora erano stati osservati solamente i violenti moti del gas o delle stelle in orbita intorno a questi buchi neri”. Aggiunge poi con orgoglio, che “in futuro, grazie alle onde gravitazionali potremmo finalmente schiudere gli occhi anche su altri problemi irrisolti della fisica come: lo studio della costituzione di una stella di neutroni, come funziona il collasso di una stella massiccia, come si fondono tra loro due oggetti compatti e cosa è accaduto subito dopo il Big Bang. E questi sono solo alcuni dei quesiti che potranno essere risolti”. “Questa ricerca - ha sottolineato inoltre Casentini - ovviamente ha anche dei risvolti tecnologici. Così come fu per le missioni Apollo che ci hanno lasciato in eredità i PC ed i telefonini, o come fu per l’effetto fotoelettrico di Einstein che ci ha permesso di inventare negli anni ’50 il laser, così sarà anche per le onde gravitazionali. Lo sviluppo tecnologico necessario a vedere queste minuscole perturbazioni dello spazio tempo avrà delle ricadute certe in futuro nella vita di ogni giorno. Ad esempio lo sviluppo di sospensioni meccaniche ultra stabili per gli specchi di questi interferometri in un futuro potrebbe essere utilizzato anche nello sviluppo di tecnologie antisismiche all’avanguardia. E tutto questo oggi è costato milioni di euro perché le tecnologie sono state inventate da zero ma, un domani i costi si abbatteranno necessariamente in quanto, le tecnologie a quel punto esisteranno già e potranno essere sfruttate in ogni ambito”. A conclusione di tutto ciò, possiamo soltanto congratularci con Claudio e con tutto il suo team per il prezioso lavoro che stanno svolgendo e fargli un grande in bocca al lupo.

Giorgia Rossetti