Gli scenari della Fisica dopo la scoperta delle “onde gravitazionali”. Intervista a Paola Leaci

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Grande eco ha avuto, nell’opinione pubblica internazionale, la scoperta delle “Onde Gravitazionali”.  Si tratta della conferma dell’intuizione di Albert Einstein, ipotizzata dal grande fisico  nel 1916. Lo studio di Einstein è conservato presso gli Archivi dell’Università Ebraica di Gerusalemme. La fisica sta vivendo una stagione felice di scoperte. Tra i principali protagonisti di questa nuova frontiera della fisica c’è anche il lavoro di ricerca di alcuni fisici italiani (proprio ieri alla Sapienza di Roma, nell’aula Amadi, c’è stata la presentazione dei risultati della ricerca).  Quali saranno i futuri scenari della fisica dopo questa scoperta? Quali implicazioni avrà nella nostra vita? Di tutto questo parliamo, in questa intervista, con Paola Leaci che è stata una delle artefici della scoperta. Paola Leaci, 35 anni,  attualmente svolge la sua attività di ricerca, presso il dipartimento di Fisica della Sapienza.

La conferma dell’intuizione di Albert Einstein, quello sulle “onde gravitazionali”, grazie, anche al contributo prezioso di fisici italiani, è stato recepito con grande attenzione dalla opinione pubblica internazionale. Per l’autorevole fisico britannico, Stephen Hawking,  questa conferma può portare ad “un nuovo di guardare l’universo” e, addirittura, potenzialmente, rivoluzionare l’astronomia. Le chiedo: in cosa consiste questo “nuovo modo di vedere l’Universo”? Cambierà Qualcosa nella nostra percezione dell’universo?

Ci tengo a precisare che l’evento osservato e’ frutto di una stretta collaborazione di circa 1300 persone, tra cui -come lei giustamente osserva- fondamentale il contributo italiano. 

Il violento processo di collisione osservato è caratterizzato da un rilascio di energia pari a tre volte la massa del Sole, ma risulta invisibile. Le onde gravitazionali, che sono in grado di attraversare indisturbate profondi strati di materia, risultano quindi l’unico messaggero in grado di fornire informazioni su ciò che è veramente accaduto, essendo  assenti le emissioni di segnali elettromagnetici. Averle trovate significa perciò anche guardare indietro nel tempo e conoscere i dettagli dei primissimi istanti di vita dell’Universo.

Il risultato raggiunto rappresenta quindi un modo completamente nuovo di guardare ed ascoltare l’universo, una possibilità di esplorare cio’ a cui non abbiamo mai avuto accesso finora.

Lei ha parlato anche di implicazioni “tecnologiche”, in che senso?

Al di la’ delle implicazioni di carattere astrofisico, che sono tante, ce ne sono varie anche in ambito tecnologico e pratico.

Le onde gravitazionali sono predette dalla teoria della Relativita’ Generale di Einstein. Pochi sanno che le conoscenze derivanti da questa teoria hanno fornito un contributo essenziale alla messa a punto e al grado di precisione ottenibile dalle attuali reti satellitari GPS.

Ci sono inoltre molte analogie tra alcune delle tecniche che noi analisti dati utilizziamo per l’estrazione del segnale gravitazionale e quelle utilizzate nel campo dell’elaborazione digitale delle immagini, che trovano impieghi rilevanti anche nel campo della video-sorveglianza. 

Detto in altre parole, noi cerchiamo l’impronta del segnale gravitazionale emesso da una particolare classe di sorgenti con una tecnica del tutto analoga a quella che si utilizza per identificare una figura umana.

Inoltre, il processo di estrazione del segnale gravitazionale e’ nella maggior parte dei casi molto complicato dal punto di vista computazionale. Esso richiede familiarità con vari software e tecniche per creare algoritmi efficienti in grado di funzionare su processori paralleli. Alcuni di questi programmi e tecniche sono largamente utilizzati non solo nel mondo accademico, ma anche in molti settori dell’industria. Due esempi immediati riguardano la tecnologia superiore basata sulle unità di elaborazione grafica (GPU), che è ampiamente utilizzata in campi disparati come l’elaborazione di immagini scientifiche, l’esplorazione petrolifera e perfino in ambito finanziario. Questi sono solo alcuni esempi. Insomma, la ricaduta tecnologica e’ notevole, anche se non immediatamente tangibile.

Bosone di Higgs, onde gravitazionali, ecc. la fisica sta vivendo una stagione felice di scoperte. Quali saranno le prossime tappe, come si svilupperà la ricerca sulle “onde gravitazionali”? Riusciremo a “vedere” le vestigia dell’Universo primordiale?

Assolutamente si, penso siamo vicini! Al momento basiamo le nostre affermazioni su un unico evento. Affermazioni più accurate saranno possibili solo dopo aver rivelato più eventi di onde gravitazionali e -almeno personalmente- sono confidente che ce ne saranno degli altri.

Al momento io ed i miei colleghi stiamo continuando ad analizzare i dati del primo run osservativo di LIGO, conclusosi lo scorso 12 Gennaio. Non sappiamo ancora cosa ci troveremo davanti. 

Inoltre, il segnale osservato proviene solo da una delle possibili sorgenti di onde gravitazionali, ma ce ne sono delle altre. Il nostro compito è identificarle analizzando anche i dati che verranno raccolti in maniera congiunta dai due interferometri LIGO (situati uno ad Hanford e l’altro a Livingston)  e dall’interferometro Virgo (situato a Cascina, Pisa) entro quest’anno.

L’utilizzo di più rivelatori e’ fondamentale sia per poter eliminare i tanti disturbi ambientali (avvalendosi di tecniche di coincidenza) che per ridurre l’incertezza nella direzione di provenienza di un segnale gravitazionale.

La vicenda delle “onde gravitazionali” ha coinvolto, come ha ricordato lei, circa 1300 ricercatori, e lei è fra gli artefici della scoperta. Il suo caso enfatizza, giustamente, la preparazione ottima, in questo caso sul piano della fisica, che il nostro sistema universitario offre agli studenti. COSA manca alla ricerca italiana per frenare la fuga dei cervelli? 

Credo che la presenza di adeguati finanziamenti contribuirebbe fortemente a limitare questa “fuga di cervelli”. 

Devo pero’ aggiungere che, per quanto mi riguarda, la scelta di recarmi all’estero, proprio presso il “Max Planck Institut fuer Gravitationsphysik” in Germania, e’ stata assolutamente volontaria, la realizzazione di un mio desiderio.

La sua storia, però, è una storia di “rientro” dal Max Planck Institute all’Università la “Sapienza” di Roma. Una scelta coraggiosa (visto lo stato della ricerca italiana), perché?

Penso che ognuno di noi possa fornire il proprio contributo -anche se talvolta esiguo- per migliorare le cose e che sia bello farlo anche nel proprio paese di provenienza, se ovviamente ne si ha la possibilità e la voglia.

Ultima domanda: Qual è la motivazione più profonda che un giovane deve avere per affrontare lo studio della Fisica?

La bramosia della conoscenza, comprendere il contesto nel quale si colloca il nostro bel pianeta e capire quello che accade al di fuori di cio’ che vediamo.

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