Il Tirreno

CASCINA. Il campo di studi delle onde gravitazionali sta conoscendo un periodo esaltante, con grandi soddisfazioni sul piano scientifico seguite da fondamentali riconoscimenti alla comunità di studiosi. L’ultimo, non di certo per prestigio, è la medaglia Dirac (uno dei principali premi scientifici internazionali) assegnata alla studiosa italiana Alessandra Buonanno, che lavora in Germania, nell’Istituto Max Planck per la Fisica gravitazionale di Potsdam, e ai fisici Thibault Damour, Frans Pretorius e Saul Teukolsky, per il loro lavoro teorico alla base delle rivelazioni di onde gravitazionali. Un premio che Virgo, l'antenna gravitazionale di Cascina, può festeggiare un po’ come suo.

Buonanno è la prima studiosa italiana a essere premiata con la medaglia Dirac. Dall’Italia è andata via da molti anni, nel 1997, ma non ha mai smesso di rimanere in contatto con il mondo della ricerca italiano. E pisano. Studentessa dell’Università di Pisa, il suo percorso è tornato a incrociare la Toscana con la nascita dell’interferometro che si trova a Cascina, vero banco di prova dello studio teorico costruito negli anni da Buonanno.

Per cercare di ricostruire le tappe di questo mirabile cammino scientifico, e ruolo ricoperto finora da Buonanno, cediamo la parola a un suo collega, Matteo Barsuglia, il ricercatore responsabile del team francese che lavora su Virgo. Anche lui, come Buonanno, ha studiato a Pisa anche se da oltre vent’anni vive in Francia. «Nel 2015 è stata fatta la prima rivelazione di onde gravitazionali, dai due rilevatori del progetto americano Ligo. I ricercatori di Virgo erano associati alla scoperta, perché da molti anni lavoravamo assieme. Nel 2017 le onde vengono rilevate anche da Virgo e da quel momento continuano le rilevazioni congiunte di Ligo e Virgo».

«Grazie alle onde gravitazionali sono possibili diverse osservazioni sull’universo. Per esempio, grazie a Ligo e Virgo abbiamo scoperto una nuova popolazione di buchi neri e ne stiamo studiando le proprietà. E possiamo testare la relatività generale di Einstein. Tutto nasce dalle equazioni della relatività generale di Einstein e questa teoria prevede l’esistenza delle onde gravitazionali. Ma per calcolare la forma di queste onde bisogna risolvere delle equazioni molto complesse», spiega il professore Barsuglia. Quelle equazioni sono il lavoro di Buonanno, ma occorre procedere per gradi.

Come funzionano le onde gravitazionali? «Vengono emesse dalla fusione di due astri: come coppie di buchi neri, stelle di neutroni o coppi miste, una stella di neutroni con un buco nero. Per rilevarle si usano gli interferometri, come quello cascinese. Si tratta di uno strumento con un laser che viene separato in due parti, che si propagano in due direzioni perpendicolari. Ai lati, in fondo, rimbalzano e si ricombinano. Quando passa l’onda gravitazionale deforma lo spazio in modo asimmetrico. Esemplificando: è come se un braccio si allungasse e uno si accorciasse. I due fasci laser sono sfasati uno rispetto all’altro: una sorta di ritardo. Noi misuriamo questo ritardo».

I progressi tecnologici, come quelli sull’interferometro, hanno reso possibile le rivelazioni delle onde gravitazionali. Ma per poter “leggere” quelle informazioni servono dei modelli. Ed è qui che entra in gioco il lavoro di Buonanno.

Ancora una volta, per provare a capire, facciamo appello alla capacità esemplificativa per i profani del professor Barsuglia. «Per estrarre le informazioni importanti sui corpi e sugli astri coinvolti nell’emissione di un’onda gravitazionale serve un modello molto preciso della forma dell’onda. Guardandola capiamo com’erano fatti i corpi che si sono fusi. Un lavoro teorico e matematico che dà strumenti a noi di Virgo e di Ligo per interpretare le onde gravitazionali. Buonanno ha sviluppato una parte di queste tecniche. Lei fa anche parte della collaborazione Ligo-Virgo che analizza i dati del rivelatore: non solo lavoro teorico ma anche lavoro di analisi e interpretazione», chiarisce lo scienziato. Che si complimenta: «Un riconoscimento meritatissimo, per una studiosa davvero di primo piano».

Un importante tratto di strada della fisica contemporanea che la Toscana sta osservando da una posizione privilegiata. «Ci sono progetti allo studio per un’infrastruttura più grande di Virgo, l’Einstein Telescope, che avrà braccia da 10 km (quelle di Virgo sono da 3).Si tratta di un progetto, se finanziato, che farà le prime osservazioni tra 15 anni circa». Per il resto, meglio allacciarsi le cinture e godersi il viaggio comodamente seduti a Cascina.

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