Dalla relatività generale (1916) alle onde gravitazionali (2015)
Scritto da Ludovico Crespi
Nella campagna pisana, in un luogo tranquillo lontano dalla civiltà, è stato possibile rilevare le onde gravitazionali, argomento della relatività di Einstein che dal 1916 si dava per non dimostrabile per via della complessità delle rilevazioni.
Nel 14 settembre 2015 è stato sfatato questo mito: i due rilevatori LIGO, americano, e VIRGO, europeo, hanno registrato esattamente la stessa deformazione nel campo gravitazionale in un intervallo di dieci millisecondi; la scoperta è stata annunciata l'11 febbraio 2016.
Le onde rilevate sono state emesse nell’ultimo istante precedente alla completa fusione di due buchi neri pari a 29 e 36 masse solari in un buco nero rotante di circa 62 masse solari; tuttavia dato che nulla si crea e nulla si distrugge, dove sono finite le 3 masse solari mancanti?
Le 3 masse solari si sono trasformate in energia, più precisamente in onde elettromagnetiche e gravitazionali. La relazione tra massa ed energia è data dalla celebre formula E=mc² di Einstein, il quale ha affermato, in maniera rivoluzionaria, che la massa non è altro che una forma di energia. Se una massa assorbe energia, essa aumenta di E/c² e viceversa diminuisce se cede energia.
Le onde gravitazionali rientrano nella concezione relativistica dell'universo in quanto Einstein afferma che esiste un campo gravitazionale indipendentemente da una massa e che questo campo è uniforme; quindi è necessario lo spostamento di almeno una massa affinché si crei un’alterazione. Questa alterazione è appunto l’onda gravitazionale. Le onde gravitazionali creano variazioni nelle distanze tra due punti in direzione ortogonale rispetto alla direzione dell’onda.
VIRGO, il complesso di misuratori di onde di Pisa, ha un gemello nello stato di Washington. Il funzionamento di questi due strumenti consiste nel misurare lo spostamento infinitesimale delle masse colpite da onde gravitazionali tramite la riflessione di un laser tra gli specchi dello strumento: se le masse si spostano il raggio viene deviato.
Per poter essere certi di rilevare le onde gravitazionali piuttosto che un camion che passa o un terremoto, il sistema è totalmente isolato da fattori esterni e gli specchi si trovano nel vuoto.
A cent’anni dalla relatività generale di Einstein questo è il pezzo che completa il puzzle della teoria che ha gettato le basi della fisica futura.
Ludovico Crespi 3B
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