È stato inaugurato oggi, sabato 18 settembre, nel Laboratorio SAR-GRAV, ospitato nella ex miniera di Sos Enattos, a Lula, in provincia di Nuoro, il nuovo esperimento Archimedes.
Frutto di una collaborazione guidata dall’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, cui partecipano le Università di Sassari, Federico II di Napoli e Sapienza di Roma, lo European Gravitational Observatory (EGO), l’Istituto Nazionale di Ottica del CNR (CNR-INO) e il Centro di fisica teorica dell’Università di Marsiglia (Francia), Archimedes eseguirà misure di altissima precisione sull’interazione delle fluttuazioni quantistiche, che contraddistinguono in fisica la cosiddetta energia di vuoto, con la forza di gravità. L’esperimento consentirà anche di misurare il “rumore di fondo” del sito di Sos Enattos, candidato a ospitare il futuro esperimento per le onde gravitazionali Einstein Telescope, che necessita di operare in un contesto silenziosissimo, dal punto di vista sismico e antropico.
“L’essenziale ruolo svolto dall’INFN nella collaborazione Archimedes e nel progetto SAR-GRAV, dimostrano l’importanza strategica che l’istituto attribuisce a Sos Enattos”, spiega Marco Pallavicini, membro della giunta esecutiva INFN. “Sito che speriamo possa diventare nel prossimo futuro la sede di ET, rendendo la Sardegna e l’Italia uno dei centri mondiale per la ricerca nel campo delle onde gravitazionali.”
“La sfida di SAR-GRAV continua anche attraverso il nuovo esperimento Archimedes, un’altra tappa molto importante che conferma capacità tecnologiche e professionali dei diversi soggetti coinvolti e volontà di forzare i confini della conoscenza nel campo gravitazionale. Sfida - precisa Giuseppe Fasolino, Assessore regionale della Programmazione della Regione Autonoma della Sardegna e titolare delle Politiche per la R&I - alla quale crediamo e confermiamo tutto il supporto della regione Sardegna con la consapevolezza che, il buon esito di Archimedes costituirà un ulteriore contributo al rafforzamento del sito di Sos Enattos come spazio naturalmente più idoneo ad ospitare, si spera in un futuro non molto lontano, il rivelatore di Onde Gravitazionali Einstein Telescope.
Archimedes
Primo esperimento di fisica installato nel laboratorio SAR-GRAV, Archimedes è dedicato alla misura dell’influenza delle fluttuazioni quantistiche di vuoto sul campo gravitazionale. In particolare, l’esperimento verificherà se e in che quantità l’energia di vuoto del campo elettromagnetico, una grandezza concepita nell’ambito della Teoria Quantistica dei Campi, determini il peso di un oggetto. “Archimedes utilizzerà”, illustra Enrico Calloni, ricercatore della sezione INFN di Napoli a capo della collaborazione, “una bilancia super sensibile con un braccio lungo 1.4 metri posizionata all’interno di un criostato di grandi dimensioni. Compito dello strumento sarà quello di misurare le potenziali e infinitesimali variazioni di peso indotte in due campioni di un materiale che ha la proprietà di intrappolare o espellere energia di vuoto quando viene variata la sua temperatura. L’INFN, attraverso le sezioni di Napoli e di Roma 1, è rispettivamente responsabile della costruzione della bilancia e del criostato.”
Al fine di individuare le piccole variazioni di peso indotte dalle fluttuazioni quantistiche, l’esperimento avrà bisogno di un ambiente estremamente silenzioso, in cui fattori esterni di natura sismica non influenzino la misura. Da qui la scelta di installare Archimedes nel laboratorio SAR-GRAV a Sos Enattos, sito contraddistinto da un basso rumore sismico, e per questa ragione candidato ideale a ospitare anche il futuro interferometro Einstein Telescope. E ulteriori verifiche dell’idoneità di Sos Enattos ad accogliere attività scientifiche di osservazione di onde gravitazionali saranno condotte proprio dallo stesso Archimedes, che grazie alla sua estrema sensibilità sarà in grado di delineare un profilo dettagliato del disturbo ambientale e antropico che interessa l’area su cui sorge l’ex miniera.
SAR-GRAV
Il laboratorio SAR-GRAV è nato nell’ambito di un Accordo di Programma tra la Regione Sardegna, l’INFN, l’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) e l’Università di Sassari, l’Università di Cagliari, e l’IGEA spa, società che gestisce la miniera, ed è finanziato dalla Regione Sardegna. L’obiettivo del progetto è la realizzazione di una infrastruttura di ricerca a basso rumore sismico e antropico dedicata alla ricerca di base nel campo della rivelazione delle onde gravitazionali, della fisica della gravitazione, della geofisica e sue applicazioni. Attualmente SAR-GRAV sta ospitando e dando supporto alle attività di caratterizzazione sismica tese a sostenere la candidatura dell’aera di Sos Enattos ad ospitare il futuro rivelatore di Onde Gravitazionali, Einstein Telescope.
Archimedes a Napoli
Annalisa Allocca, responsabile del gruppo napoletano di Archimedes commenta così: "Il gruppo Archimedes napoletano è il promotore dell’esperimento, ed è cresciuto negli ultimi anni grazie all’impegno del Prof. Enrico Calloni, P.I. di Archimedes. All’interno del nostro gruppo abbiamo sviluppato la teoria dell’esperimento, sia per quanto riguarda gli aspetti legati alla gravitazione che quelli relativi al comportamento dell’energia di vuoto in presenza di transizioni superconduttive. Dal punto di vista sperimentale, siamo responsabili della progettazione, dell’installazione e del commissioning della bilancia e dell’analisi dati, di importanti parti della caratterizzazione dei campioni superconduttivi insieme all’Università di Roma 1 e siamo infine co-responsabili del sistema di controllo, acquisizione dati e monitoraggio ambientale insieme all’Università di Sassari.
L’inaugurazione rappresenta per tutto il gruppo un importante punto di arrivo, specialmente considerando il lavoro svolto durante il periodo del Covid. Le misure che abbiamo finora ottenuto dalla bilancia prototipo, installata a Sos-Enattos nel febbraio 2020, hanno già mostrato risultati di notevole importanza sia perché dimostrano che quello di Sos-Enattos è effettivamente un sito a basso rumore sismico ed antropico, sia perché evidenziano che la bilancia ha un’ottima sensibilità e ampi margini di miglioramento che verranno raggiunti con la bilancia finale, attualmente in fase di installazione. Ci aspettiamo che la misura che programmiamo di effettuare entro la fine del 2024 possa inserire un tassello molto importante nella discussione sull’interazione tra fluttuazioni di vuoto e gravità."