Virgo - Dipartimento di Fisica

A1 Titolo dell’attività di ricerca
VIRGO
A2 Responsabile
Responsabile
Enrico Calloni
A3 Personale Dipartimento di Fisica (Professori e Ricercatori)
Prof. Ordinari:
Prof. Associati: Enrico Calloni, Rosario De Rosa
Ricercatori universitari: Tristano Di Girolamo, Fabio Garufi
RTDA:
RTDB:
A4 Collaborazioni con altri enti
INFN, CNRS, NIKHEF, WIGNER RCP, RMKI, POLGRAW, INAF
A5 Personale strutturato ricercatore o tecnologo altri enti convenzionati
Luciano Di Fiore (INFN - Napoli)
Aniello Grado (INAF – OAC)
A6 Altro personale di ricerca (Assegnisti, Borsisti)
Assegnisti: Martina De Laurentis
Borsisti Post-doc:
Borsisti:
A7 Dottorandi di Ricerca
B1 Breve descrizione della linea di ricerca
Virgo è un rivelatore interferometrico di onde gravitazionali la cui costruzione è
stata conclusa nel 2007. L’antenna ha operato fino al 2011, e successivamente è
entrata in una fase di upgrade, tuttora in corso, la cui conclusione è prevista nel
corso del 2016. L’obiettivo dell’upgrade è l’aumento della sensibilità, nella banda
da 10 Hz a 10 kHz, di un fattore 10, ottenuta grazie all’impiego di nuove masse
test, all’aumento della potenza del laser, ed al miglioramento delle prestazioni
del sistema di sospensione degli specchi. Il gruppo Virgo di Napoli ha contribuito
alla realizzazione dell’antenna Virgo fin dalla stesura del primo progetto. I
principali contributi sono stati: realizzazione del sistema di environmental
monitoring, realizzazione del sistema di controllo locale degli specchi,
realizzazione del sistema di allineamento automatico delle cavità,
coordinamento del commissioning dell’interferometro, analisi dei dati per i
segnali da binarie coalescenti e di segnali stocastici.
B2 Descrizione attività svolta nel triennio 2013-2015
Nell’ultimo triennio l’attività si è concentrata sull’upgrade dell’antenna e su
alcuni R&D atti a migliorare le prestazioni di alcuni sottosistemi
dell’interferometro. Per quanto riguarda l’upgrade ci sono state varie attività. E’
stato completamente rinnovato tutto il sistema di environmental monitoring, del
quale il gruppo ha la responsabilità, con la realizzazione, la caratterizzazione e
l’istallazione di nuove schede elettroniche per il condizionamento e
l’acquisizione dei segnali ambientali. Il sistema di controllo locale degli specchi
sospesi è stato rinnovato, utilizzando nuove sorgenti per le leve ottiche,
caratterizzate nel laboratorio di Napoli, che hanno permesso di migliorare i limiti
di sensibilità precedenti grazie alla migliore qualità del fascio. Anche l’elettronica
per il condizionamento dei segnali relativi a tale sistema è stata rinnovata per
ottimizzare la dinamica dei segnali nel sistema di DAQ. Ulteriori contributi sono
stati lo studio e la simulazione del sistema di controllo globale
dell’interferometro in fase stazionaria e, per quanto riguarda l’analisi dati, lo
studio e lo sviluppo di algoritmi per l’analisi dei dati in coincidenza con i GRB e
più in generale la ricerca di segnali multimessenger. Come attività di R&D il
gruppo è inserito nello sviluppo di un sistema per la generazione di luce
squeezed che, una volta integrato nell’interferometro, permetterà di abbassare il
contributo del rumore dovuto allo shot noise. Nell’ultimo triennio il gruppo ha
realizzato il sistema di controllo per la potenza del segnale di pompa, basato su
un interferometro, e la cavità mode cleaner per lo stesso segnale. Una volta
completati e caratterizzati nel laboratorio locale, i sistemi sono stati integrati sul
sito di Virgo. Un ulteriore R&D è stato la realizzazione di accelerometri
monolitici, ad elevata sensibilità per le basse frequenze, una cui applicazione,
oltre al monitoring del sisma, è il miglioramento del sistema di controllo del
primo stadio delle sospensioni multipendolari impiegate per il controllo degli
specchi sospesi dell’antenna.
B3 Descrizione attività programmata nel triennio 2016-2018
Nel corso del 2016 saranno completate le attività connesse all’upgrade
dell’interferometro, e verrà dato inizio al commissioning dell’antenna. In tale
fase il gruppo sarà impegnato al commissioning dei sottosistemi nei quali è
convolto, ossia: environmental monitoring, controlli locali, controllo globale, ed
allineamento delle cavità dell’interferometro. Parallelamente proseguiranno le
attività di R&D, con priorità a quelle connesse alla realizzazione del sistema di
squeezing. Il prototipo del banco di squeezing sarà completato nel 2016 in
maniera da iniziare la caratterizzazione del fascio prodotto in tale sistema. Il
gruppo di Napoli ha la responsabilità dello schema ottico dell’intero
sottosistema, oltre alla realizzazione ed all’operazione di alcune sue componenti.
Il sistema prototipo sarà caratterizzato ed ottimizzato nel corso del 2017, per poi
essere integrato in Virgo a partire dal 2018. Sull’analisi dati, anche grazie agli
accordi con i telescopi ed i satelliti, siglati negli ultimi anni, saranno portate
avanti le attività legate all’astronomia multimessenger, in particolare rispetto ai
GRB, e quelle legate al follow-up elettromagnetico di eventi di onde
gravitazionali. Il gruppo è fortemente impegnato in entrambi gli ambiti, così
come nell’analisi dei dati per le sorgenti stocastiche, in cui ha una responsabilità
internazionale, nell’ambito dell’accordo LIGO-Virgo. Il gruppo è infine coinvolto
nella nascente attività di misura e riduzione del rumore newtoniano. In questo
ambito è previsto, a partire dal prossimo anno, il test di accelerometri monolitici
e di sistemi di misura di tilt sia sul top-stage delle sospensioni di Virgo che al
suolo.
C1 Pubblicazioni scientifiche nel triennio 2013-2015
N. complessivo: 28
Pubblicazioni più significative:
1. LIGO and Virgo Collaborations, “Parameter estimation for compact binary
coalescence signals with the first generation gravitational-wave detector
network”, Phys. Rev. D 88 (2013) 062001.
2. LIGO and Virgo Collaborations,” Search for gravitational waves from
binary black hole inspiral, merger, and ringdown in LIGO-Virgo data from
2009-2010”, Phys. Rev. D 87 (2013) 022002.
3. LIGO and Virgo Collaborations, “Einstein@Home all-sky search for
periodic gravitational waves in LIGO S5 data”, Phys. Rev. D 87 (2013)
042001.
4. LIGO and Virgo Collaborations, “Improved Upper Limits on the Stochastic
Gravitational-Wave Background from 2009–2010 LIGO and Virgo Data”,
Phys. Rev. Lett. 113 (2014) 231101.
5. LIGO and Virgo Collaborations, “Gravitational waves from known pulsars:
results from the initial detector era”, Astrophysical Journal 785 (2014)
119.
6. LIGO and Virgo Collaborations, “Constraints on Cosmic Strings from the
LIGO-Virgo Gravitational-Wave Detectors”, Phys. Rev. Lett. 112 (2014)
131101.
7. LIGO and Virgo Collaborations, “The NINJA-2 project: detecting and
characterizing gravitational waveforms modelled using numerical binary
black hole simulations”, Class. Quantum Grav. 31 (2014) 115004.
8. LIGO and Virgo Collaborations, “First searches for optical counterparts to
gravitational-wave candidate events”, Astrophysical Journal Supplement
Series 211 (2014) 7.
9. LIGO and Virgo Collaborations, “Search for long-lived gravitational-wave
transients coincident with long gamma-ray bursts”, Phys. Rev. D 88
(2013) 122004.
10. LIGO and Virgo Collaborations, “First all-sky search for continuous
gravitational waves from unknown sources in binary systems”, Phys. Rev.
D 90 (2014) 062010.
C2 Presentazioni a Conferenze internazionali e nazionali
F. Garufi, “Probing Long GRB Progenitor Mass by Gravitational Waves”,
XIV Marcel Grossmann Meeting - Roma 12-18 Luglio 2015.
C3 Presentazioni di brevetti internazionali e nazionali
D1 Progetti di ricerca attivi
PRIN 2010-2011: Sviluppo di un interferometro ponderomotivo per la riduzione del
rumore in antenne gravitazionali.