Tecnologia di frontiera

La rivelazione delle onde gravitazionali è un compito estremamente difficile: i segnali attesi sono estremamente deboli e ogni misura è affetta da molti differenti tipi di rumore. Questa è una situazione tipica in ogni scienza sperimentale e Virgo non è un’eccezione. Per raggiungere i suoi fini scientifici l’interferometro Virgo si basa su moderne estreme tecnologie in diversi campi: meccanica, ottica ed elettronica.

L’area centrale, il cuore dell’interferometro, può essere pensata come un gigantesco tavolo ottico, sotto ultra-alto vuoto. Ogni elemento ottico è sospeso a un sistema di isolamento sismico, chiamato “superattenuatore”, all’interno di una grande campana da vuoto cilindrica (“torre”). Le torri sono collegate da grandi tubi a vuoto per il passaggio del fascio laser. I più grandi tubi sono quelli di 1.2 m di diametro e 3 km di lunghezza, che collegano le torri poste alle estremità dei bracci.

Tale sistema da vuoto è fondamentale, poichè gli urti delle molecole dell’aria sugli specchi e le fluttuazioni della loro densità perturberebbero la misura. Per questo motivo i tubi di 3 km delle cavità risonanti Fabry-Perot devono essere evacuati fino a pressioni al di sotto di 10-12 atmosfere. Questo fa della camera da vuoto di Virgo il più grande sistema da ultra-alto vuoto d’Europa (circa 7000 metri cubi).

Per ottenere un vuoto così spinto, sono stati sviluppati speciali processi metallurgici, come il desorbimento dell’idrogeno a 400 C. Inoltre, per eliminare il vapore acqueo, tutte le parti del sistema vengono riscaldate a 150 °C per alcuni giorni, all’inizio di ogni processo di evacuazione. Questa procedura, standard in un apparato da laboratorio, diventa estremamente impegnativa quando viene estesa a grandi apparati sperimentali; infatti, nonostante un’eccellente isolamento termico, per riscaldare uno solo dei due tubi di 3 km è necessaria una potenza elettrica di quasi 1 MW!

I tubi a vuoto sono collocati dentro lunghi capannoni, chiamati impropriamente “Tunnel”, che devono mantenere la loro stabilità geometrica per lunghissimi periodi. I tunnel sono costituiti da elementi prefabbricati di cemento precompresso lunghi 20 m sostenuti da pali di cemento trivellati. Per Virgo sono stati necessari quasi 1000 pali con profondità fino a 60 m.

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