Scienza

Dentro Virgo: "Così abbiamo scoperto le onde gravitazionali"

A Cascina, in provincia di Pisa, è stata costruita la macchina che ha rivoluzionato la fisica. La scoperta è valsa il premio Nobel. Il reportage

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Carmelo Caruso

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È servito un secolo per inseguirle ma è bastato WhatsApp per annunciarle.

La scoperta che è valsa il Nobel della Fisica è stata comunicata con una notifica. «Ero in Scozia con mia moglie quando è arrivato un messaggio. Era una foto. La prova che ce l’avevamo fatta. Avevamo rilevato le onde gravitazionali». Ci credeva? «Ci speravo».

Federico Ferrini, che dell’interferometro Virgo è il direttore, dice che a Cascina, in provincia di Pisa, quando hanno iniziato a costruirlo, venivano considerati degli stravaganti. Tutti credevano che inseguissero una fantasia: «Esistevano articoli scientifici, azzardi che ne ipotizzavano l’esistenza, ma nessuno sapeva come misurarle». I primi a provarci sono stati gli americani. «Ma anche loro, e mai come in questo caso si può dire, “brancolavano nel buio”…».

Di certo non c’erano ancora questi due “serpentoni”. Sono due bracci, due tunnel lunghi 3 km, componenti essenziali del dispositivo. Insieme ai suoi due fratelli americani, chiamati Ligo, hanno fotografato quello che – per il simpatico direttore- si può definire «il colpo di tacco di Dio».

Ferrini si riferisce alle onde gravitazionali e aggiunge che sono state l’ossessione della fisica. Albert Einstein le ha teorizzate ma mai dimostrate. Alessio Rocchi, 46 anni, fisico, romano, le ha invece afferrate alle 11,50 del 14 agosto 2017. Il giorno prima aveva pensato di lasciare tutto e tornare dalla moglie «che vedo solo nei fine settimana ricevendo così i rimproveri di mia suocera».

A Cascina, è stato il primo che le ha viste. Anche per Rocchi, così come per Ferrini, il segnale è arrivato con uno squillo sullo smartphone. Il numero era americano, la lingua era inglese. Poi è partita una sirena e diffuso il segnale che i fisici chiamano “trigger”. «In pratica, i nostri colleghi di Ligo ci hanno lanciato l’allarme. Stava accadendo qualcosa». Cosa? «Ci chiedevano se anche noi stessimo osservando quello che si stava verificando. Attenzione, però, non si trattava solo di assistere a un fenomeno unico. Per stabilire che si fosse in presenza di un’onda gravitazionale anche noi dovevano registrare l’impatto. Lo abbiamo registrato». Per la prima volta un’onda è stata catturata in simultanea da due interferometri collocati a distanza. Ma Alessio racconta che ne è subito seguita un’altra il 17 agosto: «In quel caso si è trattato della fusione di due stelle di neutroni. La luce emessa è stata osservata dai telescopi per un’intera settimana».

Storditi, e non dall’onda ma dalle apparecchiature che ci mandano fuori orbita, ci addentriamo lungo l’osservatorio accolti da Séverine Perus, una giovane francese che si occupa della comunicazione e quindi, trattandosi di scienza, anche di divulgazione. Insieme a noi vediamo infatti arrivare un’intera classe di studenti. Ogni anno sono più di tremila le visite da parte delle scuole ma sono già destinate ad aumentare perché come rivendica Ferrini: «Possiamo dirlo a voce alta. Un pezzo di Nobel è pure nostro».

Il sito, chiamato Ego, è stato costruito tra le campagne di Cascina e, per una volta, la scelta ha convinto tutta Europa. I fisici francesi hanno qui scelto di trasferirsi, felici di spartirsi l’universo (e la mensa) con i colleghi italiani. Il progetto è nato nel 1996 dalla collaborazione tra l’INFN e CNRS, che sono i rispettivi istituti di fisica nucleare di Italia e Francia, ma Ferrini precisa che è stato anche il prodotto di un sodalizio intellettuale, un matrimonio di spiriti simili: «Virgo nasce dall’intesa di due fisici. Il pisano Adalberto Giazotto, che purtroppo ci ha lasciato dopo la scoperta, e Alain Brillet». Perché Cascina? «Potrei rispondere che è stata scelta Cascina per rendere omaggio a Galileo, e dunque a Pisa, in realtà è stato il Comune che ha messo a disposizione gratuitamente questi spazi».

Nicola Baldocchi, un architetto che si occupa di sicurezza, ma che possiede anche le chiavi di tutte le porte, («sono un po’ il vero custode di questo luogo»), ricorda che al posto di Ego c’erano campi coltivati a grano ma soprattutto tanta palude e che per accederci bisognava indossare gli stivali di gomma. Oggi è una città. Per orientarsi nel sito è stato necessario rinominare le strade che nel tempo sono diventate vie e perfino piazze. Di sicuro, come fanno notare i francesi, almeno nel campo della fisica, gli italiani hanno vinto: «È vero che al sorteggio avete perso la sede dell’Agenzia del Farmaco a Milano, ma avete Cascina». Sorridono anche gli italiani che qui rimangano in maggioranza grazie anche a Maddalena Mantovani, fisica di Livorno, che nella “control room”, la sala dove viene monitorato l’interferometro, ha gli occhi sui monitor, ma il pensiero sul suo bel pancione. Sarà madre fra pochi mesi. Ferrini dice che una donna «tostissima» e che si deve a donne come lei, e qui ce ne sono molte, questo incredibile successo. A fianco Maddalena c’è infatti Julia, una giovane spagnola che si è laureata a Parigi con una tesi proprio su Virgo e che poi è venuta a lavorarci. È di Santander ma adesso vive a Crespina, a pochi chilometri da Cascina.

A Ego abitano in 68 ma con le collaborazioni si arriva a 280. È una piccola popolazione che è sempre più aumentata e si è colorata di nuove bandiere. Il progetto si è infatti aperto a Olanda, Polonia, Spagna, Ungheria. Finora, al mondo, ci sono solo tre esemplari di interferometri. Gli altri due sono appunto negli Usa, in California, e sono gestiti dal Caltech, un istituto di ricerca con sede a Pasadena. «E presto avremo un Ligo in India, sempre gestito dal Caltech. Un altro sarà invece in Giappone» annuncia Rocchi che presto andrà a visitarlo. Per costruire quello di Cascina sono serviti 300 milioni di euro e più di dieci anni per trovare il denaro. «Tanti ma pochi rispetto agli interferometri americani che invece sono costati 1 miliardo e 600 mila euro» risponde Ferrini da sette anni direttore di Virgo.

Ferrini ha 67 anni ed è elbano, «sono nato sull’Isola d’Elba». Ha studiato alla Normale di Pisa, «”compagno” di Massimo D’Alema. Ci ho giocato perfino a ping pong». Abbandonava il campo come ha fatto con il Pd? «Diciamo che anche nel gioco praticava dei colpi bassi…». Il direttore è un uomo mite che per fortuna non si scoraggia di fronte alla nostra impreparazione. Le sue sopracciglia sono bianche e vigorose, avvicinano e rassicurano, mentre le sue metafore ci divertono e ci aiutano. Ha già avuto molte vite - università, viaggi, otto anni al Cern di Ginevra – ha vissuto il ’68 da matricola ma, da padre, ha preteso che le sue tre figlie non studiassero fisica. «Le possibilità erano che diventassero più brave, peggiori o uguali a me. Se più brave, avrebbero detto che era merito del padre. Se peggiori, avrebbero invece rimproverato di non essere state all’altezza del padre. Se uguali, infine, che non hanno superato il padre. Insomma, è stato un bene che abbiano scelto altro». Ferrini arriva ogni mattina a Ego, protetto dal suo cappello, e lo abbandona solo alle 17 per andare a prendere il tè con la moglie Dominique, un’insegnante di inglese nata a Catania che lo segue pazientemente. «Siamo sposati da più di trent’anni».

Accompagnati dal direttore lasciamo dunque l’edificio centrale, il main building, e visitiamo le centrali. Sembrano dei sommergibili e come tali hanno bisogno di energia elettrica pari a quella di una città di ventimila abitanti. Ferrini confida che ogni anno la sua bolletta elettrica è la più cara d’Italia: «Mezzo milione di euro». La paga tutta lei? «Ho un budget di 9 milioni di euro che in questi anni ho provato a farmi bastare. Ce l’abbiamo fatta risparmiando su tutto, a partire dagli stipendi che sono più contenuti rispetto a quelli dei colleghi americani». Passate la notte qui? «Facciamo turni da otto ore, ma sul sito rimane sempre qualcuno a vigilare sulla macchina».

Virgo è infatti qui da tutti chiamato la “macchina” e non solo perché, come ci spiega Federico Paoletti nel laboratorio d’elettronica, è stata assemblata proprio come un’automobile. L’interferometro ha bisogno di continue revisioni, è sensibile come una monoposto di Formula Uno che è chiamata a superare le prestazioni. Con prestazioni qui si indica la sensibilità, la capacità di investigare indietro nel tempo. È la ragione per cui questi due bracci, (un metro il loro diametro), si estendono per chilometri e sono stati composti con cemento precompresso essenziale per evitare qualsiasi crepa che vizierebbe l’esperimento. In una condizione di vuoto assoluto, lungo i tunnel, vengono propagati due fasci laser che si riflettono su due rispettivi specchi di silice purissimo sospesi da ammortizzatori antisismici.

A Ego il più grande pericolo è rappresentato dalle catastrofi, dai rumori che possono fare impazzire la macchina e falsare i risultati. Per scongiurarli sono stati chiamati degli speciali cacciatori. Li chiamano “noise hunting” e non sono armati di fucili ma di innocue cuffie stereo. Per tutto il giorno vanno alla ricerca dei rumori, li isolano, a volte li creano pure, «ma solo per testare il regolare funzionamento». Due di questi sono Ilaria Fiori e Valerio Boschi. Siedono allo stesso tavolo in un’ala del piccolo palazzo che comunica con quello principale. Vi hanno scelto per via dei cognomi? «Siamo laureati in fisica ma certo i cognomi sono già un indizio di serenità». Scherzano entrambi. Sia Ilaria che Valerio lavorano insieme a Federico, un esperto di laboratorio che ogni giorno, a sua moglie, «prova a far comprendere che quando guarda dalla finestra sta lavorando». In verità si divertono e lavorano tutti. «A volte ci superiamo anche» dice ancora Federico.

A Cascina sono stati inventati dei dischi che tengono sospesi gli specchi in modo da impedirne le oscillazioni e poi delle sottilissime fibre di silicio che Filippo Martelli con Francesco Piergiovanni fondono personalmente a 2000 gradi. Non sono tecnici di laboratorio ma docenti universitari. Di mattina insegnano e di pomeriggio indossano maschere e guanti. «Fino ad adesso non lo abbiamo detto ma misurare un’onda gravitazionale significa misurare uno spostamento del laser pari a 10 alle meno diciottesima, un millesimo del diametro di un protone» dice Ferrini per provare a farci capire quanto sia necessaria la quiete più completa. In realtà - e forse questa è la conseguenza che potrebbe derivarci dalla scoperta - studiando la gravitazione, i fisici di Ego si sono accorti di possedere un sismografo sensibilissimo.

Ferrini aggiunge che a Cascina, attraverso dei sofisticati sensori, sono riusciti a registrare il sisma di Fukushima un secondo prima che sconvolgesse la terra e che in futuro la sfida, già partita, sarà quella di portare quella soglia ancora più in alto: «Se fossero dieci secondi potremmo salvare vite. C’è un protocollo firmato con l’Istituto di Fisica e Vulcanologia. È un inizio». Per un momento ci accorgiamo che a furia di provare a raccontare le onde anche noi ci siamo persi nello spazio ma ancora più nel tempo. A Ego anche i minuti sembrano deformati come le increspature che queste onde provocano. Frederich-Mathieu Richard, un ingegnere di Lione, anzi, un «safety and security engineer», dice che il tempo qui tutti lo dimenticano. L’Italia gli ha sicuramente contagiato il buonumore, il gusto per la battuta. Sa prendersi e prendere in giro. Ha scelto di abitare nella vicina Calci. A Cascina è arrivato leggendo un annuncio di lavoro sul quotidiano Le Figaro. «Ero un sedentario. Ho rifiutato un lavoro alla Renault perché non volevo lasciare il centro di Parigi e trasferirmi in periferia». Da più di dieci anni, invece, vive in Toscana. «Mi occupo di tutta la sicurezza del sito. Nel novembre 2016 abbiamo ricevuto la certificazione OHSAS 18001 2007. Significa che abbiamo lavorato bene».

Fréderic racconta che i primi anni, Virgo, gli sembrava quasi un progetto “esotico”. Ricorda l’effervescenza della gestazione così come le delusioni della crescita. Ferrini svela, ma non è un segreto, che prima della scoperta hanno dovuto far fronte alla mala sorte - questa non ancora indagata - e che per un destino strano Virgo ha raggiunto la stabilità tecnica solo il 4 agosto, dieci giorni prima della scoperta. «Ma il vero guaio è che avevamo tempo fino al 25 agosto». Perché? «Gli interferometri americani si sarebbero spenti per importanti lavori di manutenzione. In molti avevano cominciato a essere scettici sul nostro progetto». A Ferrini non abbiamo ancora chiesto perché è stato scelto il nome Virgo. «È molto semplice. Ci eravamo prefissi di osservare fino alla costellazione della Vergine. Proprio sul nome veniva fatta ironia. “Con quel nome non le troverete mai” ci veniva detto. Eravamo vergini sì, ma alla fine le onde le abbiamo viste». Si capisce che Ferrini ha atteso le onde per una vita come Giazotto, da tutti considerato il padre di Virgo, che dopo la notizia si è spento, assicurano, felice. A Ego sono tutti d’accordo che la difficolta non è stata forse inseguirle ma giustificare la corsa. «Lo so anche io che la scoperta delle onde gravitazionali non cambierà il gusto del caffè latte. Però una cosa è certa. Morirò meno stupido di quando sono nato» dice Fréderic che si lancia nella similitudine più spericolata ma forse più originale. «Pensate al Viagra. Lo avevano brevettato per curare le calvizie e poi …». Anche le onde eccitano? «Certo che eccitano. Il miglior modo per lasciarsi trasportare dalle onde è caderci dentro. Ma se davvero si vogliono comprendere allora si deve parlare di serendipity. È la parola che indica una scoperta nata dal caso. Si tratta del bello dell’imprevisto. Come ritrovare un compagno di scuola dopo tanti anni o la nostra dedica in un libro venduto sul Lungosenna».

A Fréderic chiediamo se questa scoperta non finirà per confonderci ancora di più. «È possibile, anzi, ci porterà sicuramente nuove domande e nello stesso tempo contribuirà a smontare le nostre risposte». Fréderic dice tuttavia di non essere preoccupato. La pensa così anche il direttore. «L’astrofisica è il miglior modo per superare la paura del buio. Più si fa buio e più si vede». Il libro della Genesi inizia con “Sia la luce”. «È vero, ma, alla fine, ci divertiamo più con il buio che con la luce». Dunque spegniamo la luce? «È il miglior modo per iniziare a viaggiare nello spazio. E allora sia buio, più buio, più buio…».




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