Sulle tracce delle onde gravitazionali, con Francesco Fidecaro

Presentazione del corso

La recente registrazione sulla Terra del passaggio di onde gravitazionali originate più di un miliardo di anni fa è uno straordinario successo dell’ingegno umano. Previste come conseguenza di una teoria elaborata cento anni fa, le onde gravitazionali sono state considerate per tanto tempo da taluni come non reali, da altri come irrilevanti o comunque di ampiezza talmente piccola da non poter mai essere rivelate. 

Nel 1975 è stato identificato un sistema di due stelle orbitanti l’una intorno all’altra. Questo perdeva una piccola frazione della sua energia proprio in una misura attribuibile a irraggiamento gravitazionale. Iniziava in quel periodo lo sviluppo degli strumenti pensati per cercare di registrare questi segnali di ampiezza indescrivibilmente piccola.  

Gli interferometri di seconda generazione, molto sofisticati, a base chilometrica, hanno iniziato a raccogliere dati nel settembre del 2015. Si è stati così in grado di riconoscere, in mezzo a tutti i disturbi presenti, le ultime fasi dell’evoluzione di una coppia di buchi neri di una trentina di masse solari ciascuno!

Durante le lezioni nell’ambito delle Vacances dell’Esprit si ripercorreranno alcune tappe che hanno condotto alla formulazione della teoria della relatività generale di Einstein, mettendo l’accento sulle osservazioni e sugli esperimenti che hanno rivoluzionato concetti come lo spazio e il tempo. 

Si approfondiranno le fondamentali conferme sperimentali della teoria eisteiniana, delle quali le onde gravitazionali sono, in ordine di tempo, le ultime e le più suggestive.

Sarà questa l’occasione anche per descrivere come progredisce la fisica e come, usando il metodo scientifico e forme di organizzazione che valorizzano il pensiero e l’ingegno di tante persone, si possano studiare fenomeni mai osservati prima. 

Il metodo sarà quello che da sempre caratterizza le Vacances dell’Esprit, aperto al dibattito e alle domande, in modo da creare un contesto di dialogo e confronto.

Scheda biografica

Francesco Fidecaro è cresciuto a Ginevra, in Svizzera, giungendo in Italia per gli studi universitari. Nel 1978 si è laureato in Fisica e ha ottenuto la licenza in Fisica come allievo ordinario della Scuola Normale Superiore. È stato ricercatore presso la Scuola Normale per diventare Professore associato e poi ordinario presso l’Università di Pisa, dove dirige il Dipartimento di Fisica dal 2010.

Per una piccola frazione del suo tempo si occupa di inquinamento acustico e segue le problematiche di trasferimento tecnologico attraverso il comitato spin-off dell’Università.

Incaricato di ricerca presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, ha lavorato in gran parte nel settore della Fisica Sperimentale delle Interazioni Fondamentali, partecipando alla progettazione, costruzione e svolgimento di esperimenti presso il CERN a Ginevra. 

Si è poi dedicato allo sviluppo e alla costruzione dell’interferometro per la rivelazione delle onde gravitazionali Virgo, situato vicino Pisa. 

È stato spokesperson della collaborazione scientifica Virgo e Direttore scientifico dello European Gravitational Observatory (EGO), il consorzio italo-francese che ospita l’interferometro Virgo.

Orari delle lezioni

• Sabato 9 luglio: presentazione del corso alle ore 21
• Da domenica 10 luglio a venerdì 15 luglio:
  • Mattino: dalle 10 alle 12
  • Pomeriggio: dalle 17 alle 19
• Il corso si concluderà con la lezione del mattino di sabato 16 luglio.
• È prevista una mezza giornata libera che verrà decisa in base alle condizioni metereologiche.

Programma delle lezioni

• Lezione 1. Galileo e il metodo scientifico
• Lezione 2. Newton, meccanica classica e calcolo infinitesimale, il trionfo dell’astronomia
• Lezione 3. La velocità della luce e altri enigmi della fine del secolo decimo nono
• Lezione 4. La Relatività ristretta
• Lezione 5. Gli esperimenti della Relatività ristretta
• Lezione 6. Geometria dello spazio tempo
• Lezione 7. Relatività generale
• Lezione 8. Gli esperimenti della Relatività generale.
• Lezione 9. Le onde gravitazionali.
• Lezione 10. Strumenti per la rivelazione delle onde gravitazionali
• Lezione 11. L’osservazione delle onde gravitazionali
• Lezione 12. Impresa scientifica: lavoro e organizzazione
• Lezione 13. Provando e riprovando