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L’Einstein Telescope (ET) è un progetto scientifico per la costruzione di un moderno osservatorio di ricerca scientifica nel campo dell’astrofisica gravitazionale e delle onde gravitazionali.
L’Einstein Telescope è un’importante infrastruttura di ricerca per la ricerca delle onde gravitazionali. Il rivelatore di ET sarà un sistema di interferometri capaci di ascoltare il silenzio dell’universo come mai è stato fatto finora. Sarà in grado di catturare le deboli “increspature” dello spazio-tempo generate dalla fusione di due buchi neri o di due stelle di neutroni che si propagano per tutto l’universo sotto forma di onde gravitazionali.
L’Einstein Telescope sarà uno strumento di terza generazione, tecnologicamente più avanzato degli strumenti della generazione precedente. Gli strumenti della generazione precedente sono l’Advanced LIGO che è situato negli Stati Uniti d’America e Advanced Virgo invece situato a Cascina, in Italia. Rispetto agli strumenti di seconda generazione l’ET sarà dotato di una sensibilità significativamente più alta. In particolare, le sue capacità di rivelare segnali a bassa frequenza provenienti da eventi cosmologici avvenuti nei primi istanti di vita dell’universo. Queste capacità dell’ET permetteranno di aprire una nuova finestra sulla nostra comprensione del cosmo.
ET è stato inserito anche come uno dei più grandi e ambiziosi progetti indicati dalla roadmap ESFRI, lo European Strategy Forum on Research Infrastructure, come infrastruttura di ricerca di interesse strategico per l’Europa.
I luoghi europei candidati alla costruzione dell’opera
Tra i siti candidati a ospitare ET ci sono la Sardegna, con il territorio della Barbagia di Lula, Bitti e Onanì e la zona del Muse-Rhin, al confine fra Olanda, Belgio e Germania. La decisione definitiva sul sito nel quale verrà installato l’Einstein Telescope arriverà tra il 2024 e il 2025. La costruzione durerà circa 10 anni e le prime rilevazioni avverranno a partire dal 2035.
Come funziona l’Einstein Telescope
La struttura avrà una geometria triangolare: si costruirà un triangolo equilatero di 10 km di lato con caverne alte una decina di metri. La struttura verrà installata nel sottosuolo a circa 200 metri di profondità. All’interno delle caverne del triangolo, la luce di opportuni laser si muoverà avanti e indietro continuamente, fino a raggiungere uno schermo. Se nessuna onda gravitazionale sarà passata, lo schermo sarà sempre luminoso. Al passaggio di un’onda gravitazionale, nello schermo si osserverà assenza di luce, cioè buio. Il buio è dovuto a delle piccolissime modifiche nello spazio percorso dalla luce lungo il suo percorso all’interno dello strumento.
Queste piccole modifiche sono dovute proprio al passaggio dell’onda gravitazionale, che modifica “dal di dentro” lo spazio-tempo. Per crearci un’immagine di ciò che accade, possiamo pensare che in “alto” e in “basso” l’onda gravitazionale allunga e stira lo spazio, e “a destra” e “a sinistra”, lo accorcia (e viceversa). Di quanto si modifica lo spazio? Di mille miliardesimi di miliardesimi di metro! Ecco perché bisogna essere particolarmente precisi ed eliminare tutti i rumori di fondo per poter osservare questi fenomeni.
Il progetto Etic
Il progetto ETIC cioè l’Einstein Telescope Infrastructure Consortium nasce all’interno dell’INFN nell’ambito della Missione 4 coordinata dal MUR, il Ministero dell’Università e della Ricerca del Piano Nazionale di Ripresa e Resilienza. Questo progetto riunisce università ed enti di ricerca nazionali. Lo scopo di ETIC sarà quello si sostenere la candidatura italiana a ospitare l’interferometro gravitazionale. A fronte di un investimento totale di 50 milioni di euro, entro i prossimi 30 mesi, ETIC si occuperà della preparazione e della realizzazione dello studio di fattibilità e della caratterizzazione del sito individuato per ET, a partire dai lavori preliminari svolti presso la miniera dismessa di Sos Enattos, nel nuorese, e della creazione di una rete di laboratori di ricerca per lo sviluppo delle tecnologie che saranno adottate dal nuovo osservatorio gravitazionale.
Quali enti supportano il progetto ?
Einstein Telescope è anche il frutto di una collaborazione di circa 1400 ricercatori e ricercatrici di tutto il mondo. Tra gli enti promotori del progetto in Italia vi sono: l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare che è il supervisore e coordinatore internazionale dell’opera insieme al Nikhef, l’Istituto Nazionale di Fisica Subatomica dei Paesi Bassi, l’Istituto Nazionale di Astrofisica e l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia, l’Università di Cagliari, l’Università di Sassari e altre Università nel territorio italiano.
Perché la Sardegna?
Il silenzio è lo strumento fondamentale per ascoltare l’universo attraverso le onde gravitazionali. La Sardegna e, in particolare, il territorio barbaricino tra Lula, Bitti e Onanì è il luogo ideale dove poter installare ET. Gli studi scientifici condotti dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, l’Università di Cagliari e di Sassari hanno dimostrato come il sito sia tra i dieci luoghi più silenziosi al mondo. Gli studi hanno evidenziato un silenzio in termini geofisici e naturali come l’attività sismica e la struttura delle rocce ma anche antropici come le attività umane, industriali, produttive e i trasporti. Queste sono le caratteristiche ideali per ospitare ET.
Un progetto che parte da lontano
Le attività di ricerca per la caratterizzazione del sito barbarcino in Sardegna sono partite ormai più di dieci anni fa. La miniera di Sos Enattos a Lula era stata identificata già da tempo come il luogo ideale dove intraprendere una campagna di studi preliminari per verificare le caratteristiche geofisiche del territorio. I primi studi sono iniziati nel 2010 con l’inaugurazione del laboratorio SarGrav. Le misure si sono intensificate negli ultimi anni con l’installazione di vari sismometri e lo studio della conformazione rocciosa del sottosuolo. Le attività sono a cura dell’INGV, dell’INFN e delle Università di Cagliari e Sassari, nonché di molte altre Università ed enti di ricerca del panorama italiano ed europeo. Nel 2021 è stato inoltre inaugurato l’esperimento Archimedes per la misura gravitazionale delle “fluttuazioni quantistiche del vuoto”. In questo esperimento operano i ricercatori dell’INFN oltre che studiosi delle Università di Cagliari e Sassari.
Considerazioni ulteriori
La Sardegna è uno dei siti migliori per ospitare l’Einstein Telescope. La presenza dell’interferometro Virgo, il bagaglio di conoscenze specifiche dei ricercatori e delle ricercatrici coinvolti nell’esperimento, ereditato da una lunga tradizione italiana nel campo della ricerca delle onde gravitazionali, ci consentono di proiettare la Sardegna al centro della ricerca scientifica mondiale in questo settore.
L’Einstein Telescope, i suoi ricercatori e le sue ricercatrici entreranno a far parte del tessuto socioculturale del territorio. ET favorirà uno scambio internazionale e scientifico con tutto il mondo. Si può intuire la grandezza della portata socioeconomica dell’esperimento e i notevoli vantaggi culturali, economici e occupazionali per tutta l’Isola.
Articolo a cura di Matteo Tuveri (Unica, INFN Cagliari).
