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Le onde gravitazionali
Lezione d'Autore
Claudio Cigognetti
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Introduzione (I)
▪ Negli ultimi cinquanta anni la rilevazione le
'increspature' dello spaziotempo prodotte
dalle accelerazioni di masse gigantesche
sono state più volte annunciate.
▪Dai primi calcoli di Albert Einstein, in articoli
del 1916 e 1918, le equazioni di campo della
relatività generale prevedono una soluzione
di onde piane (increspature nello spaziotempo) che viaggiano alla velocità della luce
allontanandosi dalle sorgenti.
Introduzione (II)
▪ Le onde gravitazionali sono
trasversali nel senso che il loro
effetto è uno sforzo nel piano
perpendicolare alla direzione di
propagazione.
Le antenne gravitazionali di
prima generazione (I)
▪ La possibilità di misurare le variazioni
debolissime nella trama dello spaziotempo sono state affrontate in modo
sistematico dagli anni Cinquanta con la
ricerca del fisico statunitense Joseph
Weber.
Le antenne gravitazionali di
prima generazione (II)
▪ I punti fermi fissati in quel periodo
riguardano:
1) la consapevolezza dell’origine
cosmica delle sorgenti; 2) la tecnica
di impiegare almeno due antenne
gravitazionali identiche e distanti per
ovviare al problema di escludere gli
eventi locali.
Le antenne gravitazionali di
prima generazione (III)
▪ ll rivelatore di Weber, che
costituisce la prima "antenna" così
realizzata per tali onde, consiste in
una sbarra cilindrica di alluminio
lunga 153 cm, di diametro 66 cm,
sospesa con una corda d'acciaio per
la sua sezione baricentrale.
▪ L'effetto di un'onda gravitazionale
viaggiante lungo una direzione
perpendicolare all'asse del cilindro
consiste nel far variare la distanza
fra i punti del cilindro stesso
Una prima scoperta...ricoperta
▪ Weber comunicò di avere
osservato circa 7
coincidenze al giorno,
dovute 'presumibilmente' a
onde gravitazionali.
▪ Questa presunta prova,
causata da interferenze
trascurate dal Weber
stesso, venne poi
solennemente smentita
dalla comunità scientifica.
Una seconda scoperta... anch'essa ricoperta
▪ La smania di arrivare per primi all’annuncio di una
scoperta sensazionale ha bruciato in questi ultimi anni
anche un secondo gruppo di scienziati alle prese con la
radiazione cosmica di fondo.
▪ I componenti
dell’esperimento BICEP2 nel
2014 hanno annunciato di
aver trovato al tempo stesso
prove dell’inflazione
dell’universo e delle onde
gravitazionali per poi
ammettere errori
nell’interpretazione dei dati.
La scoperta...vera (I)
▪ Solo nel 2016 l’intera comunità scientifica del settore, ha
rivendicato la scoperta di due onde gravitazionali con tre
articoli ufficiali
...firmati da oltre 1000
ricercatori impegnati nel
progetto LIGO (Laser
Interferometer Gravitationalwave Observatory) e
nell’italo-francese Virgo
La scoperta...vera (II)
▪ I due osservatori interferometrici di LIGO negli Usa che
hanno rilevato i segnali
La scoperta...vera (III)
▪ Nei primi due lavori la sorgente cosmica è
stata identificata in un sistema binario
costituito da due buchi neri (36 e 29 masse
solari) che avvicinandosi hanno formato un
unico buco nero di massa 62 unità solari.
▪ Le circa tre masse solari “mancanti” hanno
dato origine, 1,3 miliardi orsono, all’onda
gravitazionale di frequenza variabile tra 30 e
250 Hz, rilevata il 14 settembre del 2015
con sfasamenti di pochi millesimi di secondo
nei due osservatori statunitensi di LIGO.
La scoperta...vera (IV)
La scoperta...vera (V)
▪ L’analisi dei dati con il modello proposto
è perfettamente compatibile con la teoria
della relatività generale.
▪ Infine a metà giugno dello stesso anno
è stato pubblicato un terzo articolo in cui
si discute un secondo evento del 26
dicembre 2015 interpretato come fusione
di due buchi neri più piccoli (14 e 8
masse solari) che hanno formato un
unico black hole da 21 masse solari.
La scoperta...vera (VI)
▪ L’analisi dei dati con il modello proposto
è perfettamente compatibile con la teoria
della relatività generale.
▪ Infine a metà giugno dello stesso anno
è stato pubblicato un terzo articolo in cui
si discute un secondo evento del 26
dicembre 2015 interpretato come fusione
di due buchi neri più piccoli (14 e 8
masse solari) che hanno formato un
unico black hole da 21 masse solari.
FINE