LISA sta lì tranquilla: un triangolo equilatero nello spazio. A un certo punto arriva l'increspatura dello spaziotempo e la lunghezza dei cammini percorsi dai laser cambia. (Cortesia: ESA)
Alla ricerca del vento che fa increspare lo spazio e il tempo
di Andrea Signori
“L’immaginazione è più importante della conoscenza”: questo era il credo di Albert Einstein. E la fervida immaginazione lo guidò nel rovesciare i paradigmi di spazio e di tempo in vigore dal XVII fino al XIX secolo. Forse anche tu ti senti sicuro e protetto dalle tre comode rigide dimensioni spaziali che ti circondano. E probabilmente pensi alla tua vita come a un flusso di eventi che scorre insieme all’inesorabile, assoluto tic tac dell’orologio. Sappi allora che sei fuori strada. Lo sei così tanto che proprio non immagineresti l’esistenza di onde gravitazionali. Onde che modificano la durata del tempo e l’estensione dello spazio. Né, tanto meno, immagineresti di poterle osservare. E allora, signore e signori, diamo il benvenuto a LISA (Laser Interferometer Space Antenna), uno strumento concepito da una collaborazione tra NASA ed ESA il cui obiettivo è rilevare direttamente le onde gravitazionali.
Ora l’avanzamento della missione ha raggiunto una tappa importante. Con un articolo pubblicato su “Physical Review Letters” lo staff scientifico ha certificato, mediante test effettuati al Jet Propulsion Laboratory (JPL), che LISA sarà effettivamente in grado di ascoltare le onde gravitazionali. Nonostante siano straordinariamente meno intense dei disturbi generati dallo strumento, un efficiente algoritmo le isolerà dal rumore di fondo.
Tutti conosciamo le onde del mare. Molti (i fisici, di solito) correttamente interpretano le voci e i rumori del mondo quotidiano come onde sonore e la luce come un’onda elettromagnetica. Ma le onde gravitazionali che diavolo sono? John Archibald Wheeler sintetizzava in una frase il contenuto della relatività generale, la teoria einsteniana che descrive la dipendenza reciproca di spazio, tempo e materia: “Lo spaziotempo tiene in pugno la massa dicendole come muoversi e l’energia tiene in pugno lo spaziotempo dicendogli come curvarsi”. Processi cosmici con enormi energie in gioco, come la formazione di buchi neri e le coppie di stelle di neutroni, possono, secondo la teoria, creare increspature dello spaziotempo (perturbazioni della metrica, in linguaggio matematico) che si propagano alla velocità della luce, provocando debolissime contrazioni e dilatazioni delle dimensioni spaziali e temporali. Onde dello spazio, quindi. Non nello spazio. La scala di questi fenomeni è ben oltre la portata dei nostri sensi. Ma LISA potrebbe essere l’orecchio che l’uomo, dopo il 2020, tenderà per ascoltare il “respiro” della gravità. “La gravità sta parlando. LISA sarà in ascolto”, recita lo slogan della missione.
Nel 1974 si ebbe la prima evidenza indiretta dell’esistenza di onde gravitazionali. Calcoli effettuati su una coppia di pulsar mostrarono che il progressivo avvicinamento fra loro era dovuto a una perdita di energia compatibile con l’emissione di onde gravitazionali. LISA è un progetto più ambizioso. Infatti l’obiettivo è acquisire un’evidenza diretta della loro esistenza.
Lo strumento è costituito da tre moduli circolari da disporre ai vertici di un triangolo equilatero in rivoluzione attorno al Sole. Ogni modulo comunica con gli altri due mediante fasci laser. La tecnica utilizzata per scovare le increspature dello spaziotempo è l’interferometria e consiste nella ricerca di sfasamenti tra i raggi. Infatti il passaggio di un’onda gravitazionale modificherebbe la lunghezza dei cammini percorsi dai laser, introducendo differenze di fase. L’impresa è davvero ardua: le differenze di cammino prodotte dal passaggio di un’onda sono dell’ordine del picometro (100 milioni di volte più piccole di un capello) e i moduli di LISA distano tra loro 5 milioni di chilometri. Ma i recenti test al JPL certificano che LISA ha un “udito” abbastanza fino per distinguere il respiro della gravità da tutti gli altri rumori presenti.
Fonte: http://www.stukhtra.it/?p=4233