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specchio semitrasparente specchio specchio specchio di ricircolo specchio di ricircolo specchio specchio rivelatore laser cavità risonante di Fabry-Perot 3 km cavità risonante di Fabry-Perot 3 km VIRGO È l’interferometro per onde gravitazionali realizzato in Italia, a Cascina (Pisa), dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano (INFN), e dal Centre National de la Recherche Scientifique francese (CNRS), cui partecipano anche Nikhef (Olanda), POLGRAW, Polish Academy of Science (Polonia) e Wigner Institute (Ungheria). Lo European Gravitational Observatory (EGO) è responsabile del funzionamento e della gestione di VIRGO. La collaborazione scientifica VIRGO conta circa 250 fisici, ingegneri e tecnici di 19 laboratori europei. COM’È FATTO VIRGO è un interferometro laser di tipo Michelson con due bracci perpendicolari ciascuno lungo 3 km, all’interno dei quali corrono due fasci di luce laser. I SUPERATTENUATORI Per evitare che movimenti del terreno li facciano vibrare, gli specchi sono sospesi a un sistema di isolamento sismico: ammortizzatori collegati in fila come una catena di pendoli. Il laser ad altissima stabilità emette luce infrarossa che viene divisa in due fasci luminosi inviati in ciascuno dei bracci dell’interferometro. La potenza luminosa immagazzinata nell’interferometro può raggiungere valori di centinaia di chilowatt contribuendo così ad aumentare la sensibilità dello strumento. Il calore assorbito dagli specchi, però, li deforma. Per gestire questi effetti è stato messo a punto un sofisticato sistema di compensazione termica. IL FASCIO DI LUCE LASER COME FUNZIONA L’INTERFEROMETRO CAVITÀ RISONANTI DI FABRY-PEROT Formate da due specchi, servono a estendere la lunghezza del percorso del laser, grazie a riflessioni multiple della luce. Ciò serve ad amplificare l’effetto del passaggio dell’onda gravitazionale. Per sfruttare al meglio questo metodo di intrappolamento della luce nella cavità ottica, le irregolarità della superficie degli specchi sono ridotte a frazioni di nanometro. Poiché la presenza di gas residuo perturberebbe la misura, la luce laser deve propagarsi in ultra-alto-vuoto, cioè in un ambiente a pressione di 10 -12 atmosfere. I TUBI ALL’INTERNO DEI BRACCI Divide il fascio laser incidente in due componenti uguali che vengono inviate all’interno dei due bracci dell’interferometro. SPECCHIO SEMITRASPARENTE specchio pendoli L’onda gravitazionale attraversa l’interferometro producendo un’infinitesima variazione (molto più piccola del diametro del nucleo di un atomo) nella lunghezza dei due bracci (uno si allunga e l’altro si accorcia). La variazione induce uno sfasamento della luce che viene osservato dal rivelatore. Il segnale che il rivelatore misura è correlato all’ampiezza dell’onda gravitazionale. I due fasci di luce laser, provenienti dai bracci, vengono poi ricombinati (in opposizione di fase) in maniera che non arrivi luce nel rivelatore. laser rivelatore laser rivelatore laser rivelatore

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Page 1: INFN - Virgo 203x210mm ITA 07VIRGO È l’interferometro per onde gravitazionali realizzato in Italia, a Cascina (Pisa), dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano (INFN),

specchiosemitrasparente

specchio

specchiodi ricircolo

specchio

rivelatore

lasercavità risonantedi Fabry-Perot

3 km

cavità risonantedi Fabry-Perot

3 km

VIRGOÈ l’interferometro per onde gravitazionali realizzato in Italia, a Cascina (Pisa),dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano (INFN), e dal CentreNational de la Recherche Scientifique francese (CNRS), cui partecipanoanche Nikhef (Olanda), POLGRAW, Polish Academy of Science (Polonia)e Wigner Institute (Ungheria). Lo European Gravitational Observatory(EGO) è responsabile del funzionamento e della gestione di VIRGO.La collaborazione scientifica VIRGO conta circa 250 fisici,ingegneri e tecnici di 19 laboratori europei.

COM’È FATTOVIRGO è un interferometro laser di tipo Michelsoncon due bracci perpendicolari ciascuno lungo3 km, all’interno dei quali corrono duefasci di luce laser.

I SUPERATTENUATORIPer evitareche movimentidel terreno lifacciano vibrare,gli specchi sono sospesia un sistema di isolamentosismico: ammortizzatori collegatiin fila come una catena di pendoli.

Il laser ad altissima stabilità emetteluce infrarossa che viene divisa indue fasci luminosi inviati in ciascunodei bracci dell’interferometro.La potenza luminosa immagazzinatanell’interferometro può raggiungerevalori di centinaia di chilowattcontribuendo così ad aumentarela sensibilità dello strumento.Il calore assorbito dagli specchi, però,li deforma. Per gestire questi effettiè stato messo a punto un sofisticatosistema di compensazione termica.

IL FASCIODI LUCE LASER

COME FUNZIONA L’INTERFEROMETRO

CAVITÀ RISONANTIDI FABRY-PEROTFormate da due specchi, servono aestendere la lunghezza del percorsodel laser, grazie a riflessioni multipledella luce. Ciò serve ad amplificarel’effetto del passaggio dell’ondagravitazionale.Per sfruttare al meglio questometodo di intrappolamento della lucenella cavità ottica, le irregolarità dellasuperficie degli specchi sono ridottea frazioni di nanometro.

Poiché la presenza di gas residuoperturberebbe la misura, la luce laserdeve propagarsi in ultra-alto-vuoto,cioè in un ambiente a pressionedi 10-12 atmosfere.

I TUBI ALL’INTERNODEI BRACCI

Divide il fascio laser incidentein due componenti uguali chevengono inviate all’interno deidue bracci dell’interferometro.

SPECCHIOSEMITRASPARENTE

specchio

pendoli

L’onda gravitazionale attraversal’interferometro producendoun’infinitesima variazione (moltopiù piccola del diametro del nucleodi un atomo) nella lunghezza deidue bracci (uno si allunga e l’altrosi accorcia).

La variazione induce unosfasamento della luce che vieneosservato dal rivelatore. Il segnaleche il rivelatore misura è correlatoall’ampiezza dell’onda gravitazionale.

I due fasci di luce laser,provenienti dai bracci, vengonopoi ricombinati (in opposizionedi fase) in maniera che non arriviluce nel rivelatore.

laser

rivelatore

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rivelatore

laser

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