La nostra Intervista al Professor Giovanni Losurdo

 

            Di Laura Lidia Prudenzano ed Alessandro Recchia

Si riporta di seguito l’intervista fatta al professor Giovanni Losurdo, fisico INFN e Project Leader di Advanced VIRGO, che ringraziamo moltissimo per aver accettato di rispondere alle nostre domande e per essersi reso disponibilissimo. È stato per noi un grandissimo piacere intervistarlo! 

(Versione integrale dell’intervista apparsa su “La Gazzetta del Mezzogiorno” del 29 settembre scorso)

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Intervistatore: “Una spiegazione semplice per i nostri lettori: cos’è VIRGO e cosa sono le onde gravitazionali?”

Professore: “Cosa sono le onde gravitazionali? Diciamo che non esistono onde gravitazionali nella teoria della gravità di Newton, ma si possono spiegare nel contesto della teoria della relatività generale di Einstein. Per definirle bisogna introdurre il concetto di spazio-tempo, ossia un’entità matematica a 4 dimensioni. Einstein descrive la gravità come una manifestazione della geometria dello spazio-tempo. Le proprietà geometriche di questo spazio-tempo, infatti, sono condizionate dal modo in cui è distribuita la massa: la presenza di una stella cambia la geometria e anche lo scorrere degli orologi. All’interno di questo spazio-tempo, quando una grossa massa si muove a velocità molto alta di moto accelerato si producono delle onde, delle piccole increspature della geometria dello spazio-tempo che si propagano alla velocità della luce. Queste sono, appunto, le onde gravitazionali. Le onde gravitazionali interagiscono molto debolmente con la materia e, quando la attraversano, rilasciano pochissima energia: quindi possono attraversare l’universo praticamente indisturbate e portarci informazioni da zone molto remote nel tempo e nello spazio o da posti dell’universo in cui la materia è così densa che la luce non riesce ad attraversarla. Per questo sono molto interessanti per fisici, astrofisici e astronomi e, per questo, da decenni, si sta cercando di capire come rivelarle. Tra le varie tecnologie messe in campo, quella dei rivelatori interferometrici ha avuto più successo. VIRGO è uno di questi. Si tratta appunto di un interferometro a forma di “L” che ha una lunghezza di tre chilometri. Agli estremi della “L” sono sospesi degli specchi che, se investiti da onde gravitazionali, vengono spostati in modo caratteristico di quantità estremamente piccole. Per osservare eventuali spostamenti di questo tipo si utilizzano un fascio laser e le tecniche dell’interferometria. In estrema sintesi, questo è VIRGO. Un rivelatore in grado di misurare gli spostamenti di questi specchi dell’ordine di 10-18/ 10-19 metri (un millesimo del diametro di un protone, per dare l’idea della sensibilità di questo rivelatore.)”

I: “VIRGO si trova in una zona isolata da agenti esterni?”

P: “Al contrario dei rivelatori americani di LIGO, collocati in zone isolate, VIRGO si trova in un contesto urbano, tra Pisa, città di 90 000 abitanti e Cascina, che è una città di 45 000 abitanti, vicino a superstrada, autostrada, aeroporto, in un posto parecchio ventoso e vicino al mare. Dunque, dal punto di vista dei disturbi ambientali, non è affatto il sito ideale. Ma, sin dall’inizio, VIRGO è stato sviluppato basandosi sulla tecnologia dei superattenuatori, ossia dei sistemi di isolamento dalle vibrazioni a cui vengono sospesi gli specchi. I superattenuatori agiscono come filtro delle vibrazioni del terreno,riducendole di un fattore circa 1015. È vero, quindi che il sito è abbastanza rumoroso, ma, dal punto di vista dei rumori ambientali, gli specchi sono completamente isolati.”

I: “Al di là della posizione geografica, quali sono le differenze tra VIRGO e LIGO?”

P: “Sin dall’inizio, il progetto LIGO ha costruito due interferometri che si trovano su lati opposti degli Stati Uniti, a circa 3000 km di distanza (uno sulla costa ovest, nello stato di Washington, e l’altro in Louisiana, sulla costa est). VIRGO, invece, è un singolo interferometro e la sua lunghezza, pari a 3 km è leggermente minore rispetto a quella dei detector americani, lunghi 4 km. Dal punto di vista delle tecnologie utilizzate, molte cose sono in comune: VIRGO ha sempre utilizzato i superattenuatori, mentre, all’inizio, LIGO non li aveva. VIRGO era, dunque, l’interferometro più sensibile al mondo nella zona delle basse frequenze. Adesso, con gli interferometri di seconda generazione, Advanced VIRGO e Advanced LIGO, anche LIGO si è dotato di isolatori di vibrazione analoghi, che sfruttano tecnologie differenti ma hanno performance simili a quelle di VIRGO.

Abbiamo poi molto in comune, lo scambio di idee e di tecnologie è stato continuo. Ad esempio, un laboratorio di VIRGO (il LMA di Lione) è quello che meglio al mondo sa fare il coating, cioè le pellicole che vengono poste sugli specchi per renderli effettivamente riflettenti alla lunghezza d’onda del nostro laser. Questo laboratorio produce i coating sia per gli specchi di VIRGO che per quelli di LIGO.”

I: “Si può dire che questa collaborazione è anche a livello degli eventi registrati?”

P: “Certamente! Gli interferometri non sono come i telescopi. I telescopi si possono puntare per osservare una regione di cielo molto piccola. Invece, questi rivelatori sono sensibili a quasi tutte le direzioni e prendono segnali da tutto l’universo simultaneamente. Perciò, quando uno di questi rivelatori registra un segnale, non si sa bene da che parte sia venuto, anzi non si sa per niente. Per saperne di più, è necessario osservare il segnale con tre rivelatori distinti, in modo da creare una triangolazione e capire la direzione della sorgente. Ciò consente di avvertire gli astronomi, che hanno telescopi ottici ordinari o radiotelescopi  o rivelatori di raggi X, in modo che possano puntare i loro strumenti in quella direzione per vedere se, da quel punto dello spazio, oltre al segnale di onde gravitazionali, proviene qualcos’altro. Ci possono essere sorgenti, come una supernova, per esempio, che emettono onde gravitazionali, luce, neutrini;riuscire a rivelare lo stesso evento usando informazioni di tipo diverso significherebbe raggiungere una conoscenza molto più approfondita della sorgente. Quello che stiamo cercando di realizzare è proprio un network mondiale di rivelatori gravitazionali che agisca in modo coordinato con tutti gli osservatori astronomici di tipo diverso per dare inizio a quella che si chiama astronomia multi-messaggero. Siamo agli inizi, ma questo coordinamento sta già funzionando. Porterà, ne siamo convinti, ad una vera e propria rivoluzione nel campo dell’astrofisica.”

I: “Possiamo dire che VIRGO avvicina la ricerca italiana a quella americana e internazionale. Qual è dunque il punto di forza di uno strumento di questo tipo?”

P: “L’Italia è sempre stata in prima linea nella ricerca delle onde gravitazionali, insieme a Stati Uniti, Gran Bretagna, Francia e Germania. In particolare VIRGO, è stato insieme a LIGO, l’esperimento che ha dato inizio a questo nuovo tipo di esplorazione dell’universo. Ciò ha richiesto una grande convinzione: la comunità scientifica nel suo complesso considerava il settore delle onde gravitazionali come una nicchia di sognatori che volevano compiere un’impresa impossibile. Per questa ragione, per decenni, siamo stati “tollerati” dalla comunità, ma nessuno capiva bene perché si investissero risorse in questo tipo di ricerca. Ora che c’è stata la prima rivelazione, le cose sono cambiate.”

I: “Nel settembre 2015, quando sono state scoperte le onde gravitazionali, VIRGO era impegnato ell’aggiornamento della macchina. Come avete vissuto il tutto voi di VIRGO? Pur essendoci stata una collaborazione a livello di analisi dati e calcoli, avreste voluto partecipare ancora più attivamente alla rivelazione?”

P: “La scoperta è congiunta perché, dal 2007, noi e LIGO mettiamo tutti i dati in comune, e i gruppi di analisi dati di VIRGO hanno dato un contributo fondamentale all’analisi di quest’evento. Quindi il lavoro è stato fatto insieme. È chiaro che dal punto di vista di un fisico sperimentale, quale io sono, sarebbe stato di gran lunga preferibile che anche VIRGO fosse acceso, ma, semplicemente, non poteva essere così perché il progetto di upgrade di VIRGO è stato finanziato 2 anni dopo rispetto a quello degli americani quindi tutto è stato spostato in avanti di 2 anni. Non solo, nell’ambito degli accordi della programmazione congiunta con gli americani, quando sono cominciati i lavori per l’upgrade di LIGO, si è deciso che VIRGO rimanesse acceso, in osservazione. VIRGO, dunque, è rimasto in presa dati fino al 2011, mentre gli americani erano già in fase avanzata di costruzione del nuovo rivelatore. Poi, la natura è stata così benigna da mandare questo evento meraviglioso proprio nei primissimi giorni in cui LIGO era acceso e di questo ne siamo tutti felici. È chiaro che qualcuno ha dei rimpianti pensando al fatto che sarebbe potuto essere acceso anche VIRGO, ma, insomma, la prima reazione di uno scienziato è la grandissima gioia nell’aver partecipato una scoperta così importante, indipendentemente dallo strumento utilizzato.”

I: “In cosa è consistito l’aggiornamento del detector?”

P: “Sono state fatte tanti interventi, si è trattato di lavori molto pesanti, anche a livello infrastrutturale,che hanno visto anche squadre di muratori all’interno del principale edificio sperimentale per allargare dei laboratori da trasformare in camere pulite. Un altro cambiamento ha coinvolto gli specchi, ovvero il cuore del sistema. In questi 10 anni, la tecnologia degli specchi si è molto evoluta e, al giorno d’oggi,si possono fare superfici molto più “lisce” rispetto al passato. Uno specchio di VIRGO inizialmente aveva una superficie liscia a livello di qualche nanometro (ovvero,immaginando di osservare la superficie dello specchio con un potente microscopio, si sarebbero visti dei “buchi” profondi qualche nanometro). Adesso si sanno fare superfici la cui rugosità residua (i “buchi”) è a livello di0,2 nanometri, un miglioramento di più di un ordine di grandezza. Poi, abbiamo cambiato alcuni aspetti della configurazione ottica. Per esempio, il laser è più potente e il fascio ha adesso una dimensione più grande e ciò rende meno importante il rumore termico degli specchi. Abbiamo anche avviato dei sistemi per ridurre il rischio di avere luce diffusa e installato un sistema di controllo delle aberrazioni che funziona con degli attuatori termici. Insomma, è stata fatta una grandissima quantità di operazioni per un totale di 5 anni di lavori.”

I: “Qual è un consiglio che si potrebbe dare ai ragazzi della nostra età interessati a lavorare nel campo scientifico sperimentale?”

P: “La domanda è complessa perché si intrecciano i sentimenti di uno scienziato che si sentirebbe di dire a tutti che si tratta di un lavoro bellissimo, che può dare tante soddisfazioni, con quelli di un padre di famiglia che vi direbbe di pensarci bene perché si tratta di una carriera che richiede tantissimi sacrifici. Penso comunque che ognuno debba seguire una passione. Chi ha passione per questi studi dovrebbe innanzitutto frequentare un ottimo corso di laurea. In Italia ci sono tante buone università e dipartimenti di fisica di ottimo livello. Ho visto tanti studenti,formati nelle nostre università,fare brillanti carriere all’estero. Durante il corso di studi ogni studente di fisica incontra una serie di proposte su possibili percorsi di ricerca. L’Italia è molto impegnata in vari settori: dalla fisica delle alte energie, alle onde gravitazionali, alla fisica dello stato solido, alla fisica teorica e quindi, non è difficile trovare poi quello che fa al proprio caso. É facile ritrovarsi in grandi esperimenti internazionali e trovare l’occasione di completare la propria formazione o iniziare le proprie ricerche in laboratori d’Europa o d’America o Giappone. Da questo punto di vista, l’Italia ha una grande tradizione ed è molto ben inserita. Quindi, anche se è difficile oggi fare una carriera in Italia, è molto facile fare degli studi eccellenti che aprano poi le porte in altri Paesi.

Noi ricercatori cerchiamo di dedicare molto tempo a spiegare ai ragazzi delle scuole medie e superiori quello che facciamo. Li ospitiamo con grande piacere qui sul sito di VIRGO per far visitare loro il sito e fare dei piccoli esperimenti. Lo facciamo davvero volentieri, convinti di dare un contributo utile alla loro formazione. Quindi, se un giorno vorrete venire a visitare VIRGO con la vostra scuola, sarete i benvenuti!”

 

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