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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”
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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
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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
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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?
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Sorgenti di GW
• Tutti i corpi che cambiano forma possono emettere GW
• Solo cataclismi cosmici emettono GW apprezzabili
SUPERNOVAE STELLE DI NEUTRONI E BINARIE
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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
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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% !!!
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I rivelatori di GW
Masse Risonanti Interferometri
Figure: S. Reid
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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 …
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Bars
I moderni rivelatori risonanti
Spheres
Un trucchettoper aumentarela sensibilita’…
mechanicalsignal
enhancement
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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
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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
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Gli interferometri oggi
TAMA600 m
300 m4 & 2 km
4 km
AIGO
3 km
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L’interferometro italianoVirgo
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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
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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
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Suspensions at room temperature
• Best material:silica (SiO2)
• Silicate bonding
• Tested on GEO600
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