Primi esperimenti sulle onde gravitazionali
	di Mario Sandri (Associazione Astrofili Trentini)

Si passerà in rassegna molto brevemente gli esperimenti della prima generazione di rivelatori di radiazione gravitazionale (anni 1970 - 1980).

Cominciando con gli esperimenti di Weber riporto solo i dati più recenti sebbene le sue osservazioni siano cominciate molti anni prima con una sola antenna e più tardi con due antenne in coincidenza. La maggior parte dei suoi esperimenti è stata condotta con sbarre cilindriche, anche se in alcuni casi sono stati usati dischi.

Nei suoi vari esperimenti Weber, utilizzando ceramiche piezoelettriche come trasduttori, ha osservato un certo numero di coincidenze fuori delle fluttuazioni statistiche. Un punto debole del lavoro di Weber, dovuto al carattere pionieristico dei suoi esperimenti, è l'analisi dei dati, che veniva generalmente effettuata con un apparato analogico elettronico che non consentiva un controllo sistematico di tutti i passi della procedura di trattamento dei dati.

Il secondo esperimento che esamino e quello di Braginsky e collaboratori che hanno usato un apparato sperimentale molto simile a quello di Weber, ad eccezione del trasduttore, che nell'esperimento di Mosca era il condensatore del circuito a R.F. modulato dalle vibrazioni della sbarra.

I ricercatori di Mosca affermarono di poter osservare variazioni del quadrato della tensione di uscita piccole come un quarto del rumore browniano; questa affermazione significa T_eff = 75 K. Un importante passo avanti nell'analisi dei dati fu fatto da Garwin e Levin che cominciarono a registrare le informazioni ottenute dal trasduttore elettromeccanico (ceramica piezoelettrica), in ampiezza e fase, prima di procedere al trattamento dei dati. In questo modo è possibile ottenere un valore sperimentale di T_eff ed effettuare tutti i controlli necessari.

Tyson al Bell Telephon Laboratory costruì un'antenna molto sensibile che funzionò più tardi in coincidenza per un lungo periodo di tempo con uno strumento simile costruito all'Università di Rochester da Douglas ed altri. Un esame dei segnali in coincidenza mostra che solo pochissime coincidenze non seguono la distribuzione prevista per T_eff = 18.3 K.

Il gruppo di Monaco che eseguì l'esperimento "Frascati-Monaco" è riuscito ad ottenere un migliore accoppiamento del trasduttore piezoelettrico con la sbarra ottenendo un valore piuttosto basso di T_eff . due antenne, una a Frascati (Italia), l'altra a Monaco (Germania) funzionarono in coincidenza per 350 giorni durante il periodo luglio 1973 - gennaio 1975. non fu trovata nessuna chiara evidenza di coincidenze eccezionali con un tempo di ritardo zero e venne dedotto di conseguenza un limite superiore per le onde gravitazionali.

Questo limite superiore mostra che durante il periodo di misura no erano presenti forti fiotti di onde gravitazionali, ma non esclude la possibilità che molti piccoli fiotti siano dovuti a radiazione gravitazionale.

Un altro esperimento molto simile a quello di weber fu condotto a Meudon.

A Glasgow Drever e altri con la loro antenna trovarono risultati negativi Risultati simili furono ottenuti con una antenna dello stesso tipo anche da Allen a Reading.

Hirakawa e altri a Tokyo, con una antenna quadrata, esplorarono una regione di frequenza diversa (f = 145 Hz). Le vibrazioni furono rilevate con un trasduttore capacitivo con polarizzazione D.C. T_eff è confrontabile con quella degli altri esperimenti.

Veniamo infine agli esperimenti di bassa temperatura. L'uso delle basse temperature per ridurre T_eff fu proposto per la prima volta da Fairbank (Stanford) e Hamilton (Luisiana). Fu quindi dato inizio ad un progetto in collaborazione con l'università di Roma per costruire antenne di 5 tonnellate operanti a 3mK. Tuttavia, allo scopo di raggiungere l'obbiettivo finale furono costruite e poste in funzione antenne criogeniche più piccole. Il primo rivelatore criogenico che abbia dato risultati ragionevolmente buoni fu l'antenna piccola (20 kg) del gruppo di Roma, che ottenne T_eff = 2.1 K e più tardi T_eff = 0.94 K. Il gruppo di Stanford mise in funzione una antenna di 680 kg equipaggiata con un trasduttore superconduttore a diaframma accordabile che diede T_eff = 0.39 K. I risultati mostrarono molti impulsi fuori della distribuzione statistica prevista. Tuttavia gli autori attribuirono questi impulsi a rumori meccanici dovuti essenzialmente al progetto del criostato, e che non potevano venire eliminati; decisero quindi di abbandonare l'antenna da 680 kg e concentrare gli sforzi sul completamento di quella da M = 4800 kg.

Anche il gruppo del Maryland realizzò un'antenna criogenica.

I soli esperimenti che furono condotti per un lungo periodo, con sensibilità migliore di quella di Weber e con un'appropriata analisi dei dati furono quelli della collaborazione Bell Telephon - Rochester e del gruppo di Frascati - Monaco.

Entrambi gli esperimenti tuttavia, nonostante il risultato negativo non escludevano la possibilità che molti piccoli impulsi siano dovuti ad onde gravitazionali di densità spettrale dell'ordine di 10 - 20 GPU. Weber dichiarò di aver usato per l'analisi dei dati un algoritmo di grande sensibilità.

Il gruppo della Luisiana utilizzò un'antenna da 5 tonnellate , che in seguito fu accoppiata con un accelerometro superconduttore a massa vincolata.

Anche il gruppo di Stanford giunse al raffreddamento della sbarra da 4800 kg che utilizzava l'accelerometro superconduttore a diaframma accordabile. Il primo passo fu quello di raffreddare la sbarra a 4.2 K avendo T_eff = 10^-3 K.

A Roma, il lavoro progredì nello sviluppo di una antenna intermedia criogenia da 390 kg, che utilizzava ceramiche piezoelettriche come trasduttore. Le esperienze precedenti fatte con l'antenna da 20 kg mostrarono che queste ceramiche hanno un comportamento soddisfacente a basse temperature. Questa antenna fu raffreddata a 4.2 K per la prima volta nel luglio 1977 ed ha cominciò a produrre dati nella primavera 1978.

Un'antenna simile del gruppo di Maryland che utilizza un condensatore elettrostatico come trasduttore fu realizzata. Questi, in sostanza, risultano essere gli esperimenti realizzati negli anni '70 - '80. Molti altri ancora furono proposti, abbandonati e realizzati negli anni successivi, ma questa è un'altra storia.