SCIENZA E POESIA DELL’UNIVERSO
MONDO:
LA MUSICA DEL COSMO
Dr. Gianpietro Cagnoli
Biblioteca Comunale di San Giustino
24 Ottobre 2009
Novant’anni fa
• Il 7 Novembre 1919 il Times
titola:
“Rivoluzione nella scienza”
“Nuova teoria dell’Universo”
“Le idee Newtoniane
rigettate”
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Novant’anni fa
• Cosa accadde?
– L’astronomo Eddington pubblico’ i risultati della misura
precisa della deviazione della luce stellare da parte del
Sole
– Come Einstein aveva predetto la luce non sempre va in
linea retta: quando passa vicino alle stelle il suo
percorso devia
– Questa e’ la prova dell’idea, sempre di Einstein, che lo
spazio puo’ essere curvato dai corpi aventi massa
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L’idea di Einstein
(la piu’ importante !)
• La “mela” non cade sulla
Terra perche’ attratta da
una forza, ma perche’
la Terra deforma lo
spazio attorno ad essa
• Lo Spazio-Tempo
diventa simile ad una
superficie di gomma
• Tutti i corpi, ed anche la luce, seguono la
superficie deformata dello Spazio-Tempo
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Le Onde Gravitazionali
(Gravitational Waves)
• Una qualsiasi superficie di gomma, se colpita o
pizzicata, trasmette delle onde, delle vibrazioni
• Cosi’ anche lo Spazio-Tempo puo’ avere delle
vibrazioni che si propagano come onde
Water ripples
CHI PRODUCE LE ONDE
NELLO SPAZIO-TEMPO?
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Sorgenti di GW
• Tutti i corpi che cambiano forma possono
emettere GW
• Solo cataclismi cosmici emettono GW apprezzabili
SUPERNOVAE
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STELLE DI NEUTRONI E BINARIE
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Sorgenti
di GW
L’ESPLOSIONE
PIU’ LONTANA
MAI VISTA:
~13.5 MILIARDI DI ANNI LUCE
• Sorgenti
TELESCOPIO
relativamente
RAGGI
intense
GAMMA
sonoSWIFT
le Gamma Ray
Burst. Quelle di breve durata sembrano essere
dovute alla fusione di stelle di neutroni
La velocita’ di rotazione
e’ molto elevata.
Il “suono” di questa
fusione o collisione e’…
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Cosa succede quando passa
un’onda gravitazionale?
Effetto di un’onda gravitazionale su un sistema
di 8 masse disposte in cerchio
Figure: M.Lorenzini
Le 8 masse sulla Terra
Due stelle di Neutroni
in rotazione nello Spazio
Le onde sono talmente piccole che le distanze cambiano solo di
qualche 0,0000000000000000001% !!!
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I rivelatori di GW
Masse Risonanti
Interferometri
Figure: S. Reid
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Il primo rivelatore risonante
In questo primo
rivelatore come
nei successivi
Barra risonante
si sperava di
di alluminio
captare il BANG
sospesa nel mezzo
dell’esposione di
una supernova
Joseph Weber
(~1960)
… la barra
Mirofoni
funzionava
piezoelettrici
come una
per la rivelazione
campana …
delle vibrazioni
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I moderni rivelatori risonanti
Bars
Un trucchetto
per aumentare
la sensibilita’…
mechanical
signal
enhancement
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Spheres
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I rivelatori interferometrici
• L’interferenza e’ il sistema piu’ sensibile per
misurare uno spostamento:
la luce che arriva al rivelatore (fotodiodo) ha una
intensita’ che dipende fortemente dalla differenza
di cammino ottico nei due bracci
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Un po’ di storia
… ed a proposito di libri …
• Gertsenshtein M E and Pustovoit V I
1962 Sov. Phys.—JETP 16 433
• Moss G E, Miller L R and Forward R L
1971 Appl. Opt. 10 2495b
• Weiss R 1972
Q. Prog. Rep. Res. Lab. Electron. 105 54
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Gli interferometri oggi
600 m
3 km
TAMA
4 & 2 km
300 m
AIGO
4 km
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L’interferometro italiano
Virgo
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LISA: l’interferometro spaziale
• Per rivelare il segnale a lunghissimo periodo delle binarie
l’interferometro deve essere lungo milioni di km:
e’ necessario andare nello spazio
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Il rumore degli interferometri
• Gli interferometri sono come delle enormi
radio che ascoltano l’Universo, pronte ad
ascoltare rumori del tipo:
• Ecco i tipici rumori degli interferometri
Grazie per l’attenzione
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Suspensions at room temperature
• Best material:
silica (SiO2)
• Silicate bonding
• Tested on GEO600
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