SCIENZA E POESIA DELLUNIVERSO MONDO: LA MUSICA DEL COSMO Dr. Gianpietro Cagnoli Biblioteca Comunale di San Giustino 24 Ottobre 2009.

SCIENZA E POESIA DELL’UNIVERSO MONDO:

LA MUSICA DEL COSMO

Dr. Gianpietro Cagnoli

Biblioteca Comunale di San Giustino

24 Ottobre 2009

24 Ott. 2009 La musica del cosmo 2 of 18

Novant’anni fa

• Il 7 Novembre 1919 il Times titola:

“Rivoluzione nella scienza”

“Nuova teoria dell’Universo”

“Le idee Newtoniane rigettate”


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


L’idea di Einstein(la piu’ importante !)

• La “mela” non cade sullaTerra perche’ attratta dauna forza, ma perche’la Terra deforma lospazio attorno ad essa

• Lo Spazio-Tempodiventa simile ad unasuperficie di gomma

• Tutti i corpi, ed anche la luce, seguono la superficie deformata dello Spazio-Tempo


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 ONDENELLO SPAZIO-TEMPO?


Sorgenti di GW

• Tutti i corpi che cambiano forma possono emettere GW

• Solo cataclismi cosmici emettono GW apprezzabili

SUPERNOVAE STELLE DI NEUTRONI E BINARIE


Sorgenti di GW

• Sorgenti relativamente intense sono le Gamma Ray Burst. Quelle di breve durata sembrano essere dovute alla fusione di stelle di neutroni

La velocita’ di rotazionee’ molto elevata.Il “suono” di questafusione o collisione e’…

TELESCOPIO RAGGI GAMMA SWIFT

L’ESPLOSIONE PIU’ LONTANAMAI VISTA:

~13.5 MILIARDI DI ANNI LUCE


Cosa succede quando passa un’onda gravitazionale?

Effetto di un’onda gravitazionale su un sistema di 8 masse disposte in cerchio

Figure: M.Lorenzini

Due stelle di Neutroniin rotazione nello Spazio

Le 8 masse sulla Terra

Le onde sono talmente piccole che le distanze cambiano solo diqualche 0,0000000000000000001% !!!


I rivelatori di GW

Masse Risonanti Interferometri

Figure: S. Reid


Il primo rivelatore risonante

Joseph Weber(~1960)

Barra risonantedi alluminiosospesa nel mezzo

Mirofonipiezoelettriciper la rivelazione delle vibrazioni

In questo primorivelatore comenei successivisi sperava dicaptare il BANGdell’esposione diuna supernova

… la barrafunzionavacome una campana …


Bars

I moderni rivelatori risonanti

Spheres

Un trucchettoper aumentarela sensibilita’…

mechanicalsignal

enhancement



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


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


Gli interferometri oggi

TAMA600 m

300 m4 & 2 km

4 km

AIGO

3 km


L’interferometro italianoVirgo


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


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





Suspensions at room temperature

• Best material:silica (SiO2)

• Silicate bonding

• Tested on GEO600

SCIENZA E POESIA DELLUNIVERSO MONDO: LA MUSICA DEL COSMO Dr. Gianpietro Cagnoli Biblioteca Comunale di San Giustino 24 Ottobre 2009.

Documents