Nobel a Thorne, Barish e Weiss per la scoperta delle onde gravitazionali

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Assegnato il premio Nobel per la fisica a Kip Thorne, Ray Weiss e Barry Barish per la scoperta delle onde gravitazionali. I tre fisici sono protagonisti di LIGO, una delle due grandi collaborazioni internazionali che assieme a VIRGO hanno annunciato la scoperta delle elusive onde gravitazionali predette dalla relatività generale di Albert Einstein. Era l’11 febbraio 2016 quando con una doppia conferenza stampa, a Pisa presso i laboratori dello European Gravitational Observatory (Ego) e a Washington presso il National Press Club, venne dato lo storico annuncio della scoperta delle onde gravitazionali, descritta sulla rivista Physical Review Letters (LINK). A poco più di un anno di distanza la scoperta è stata premiata con l’assegnazione del Nobel.

Secondo la relatività generale, la rivoluzionaria teoria della gravitazione presentata da Albert Einstein nel 1915, l’Universo ha una struttura quadridimensionale detta spaziotempo, con una dimensione temporale e tre spaziali.  In questa visione dell’Universo la gravità rappresenta la manifestazione della curvatura dello spaziotempo. Una massa deforma quindi lo spaziotempo così come una sfera pesante deforma una sottile membrana elastica, uno dei metodi più noti per cercare di visualizzare l’interazione tra massa e spaziotempo. La Luna ruota attorno alla Terra proprio come una biglia ruoterebbe nella deformazione provocata su una membrana da una massa più grande.

Le onde gravitazionali previste dalla relatività generale sono delle piccole increspature dello spaziotempo prodotte dal movimento di corpi dotati di massa. Più gli eventi sono violenti e catastrofici (come ad esempio la fusione di due buchi neri) maggiore sarà l’energia convertita in onde gravitazionali. Queste onde si possono propagare per miliardi di anni luce, ed essere infine rilevate sulla Terra come dilatazioni dello spazio.

I due esperimenti Ligo e Virgo dispongono di due bracci perpendicolari disposti ad L della lunghezza di 3 e 4 chilometri. In ognuno di questi bracci un raggio laser viene riflesso decine di volte così da allungarne il percorso fino a centinaia di chilometri. Al passaggio di un’onda gravitazionale lo spazio viene dilatato in una direzione e contratto nella direzione ad essa perpendicolare. Questo effetto produce una minima variazione nei fasci laser, rilevabile nel caso di onde gravitazionali prodotte da eventi colossali.

Le onde gravitazionali rilevate il 14 settembre 2015 (dunque esattamente nel centenario della teoria della relatività generale!) dal rilevatore Ligo – e poi rilevate altre tre volte, di cui l’ultima sia da Ligo che da Virgo pochi giorni fa – sono state prodotte nell’ultima frazione di secondo del processo di fusione di due buchi neri di circa 29 e 36 masse solari in un unico buco nero di circa 62 masse solari. Le tre masse solari mancanti (29+36-62=3!) rappresentato l’energia trasformata in onde gravitazionali durante il catastrofico evento di fusione, avvenuto a circa 410 megaparsec da noi, quasi un miliardo e mezzo di anni fa.

Per l’occasione riproponiamo l’intervento alla conferenza VIS del 10 dicembre 2014 del Prof. Francesco Fidecaro dell’Università di Pisa, proprio su “La ricerca delle onde gravitazionali“.

Autore: Marcos Valdes

Author: Marcos Valdes

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