Rappresentazione artistica dell'Einstein Telescope. Credit: Marco Kraan (Nikhef).
Quando si reca a Lula, un piccolo villaggio minerario nel cuore della Sardegna, il fisico Alessandro Cardini ama raccontare la storia dei villaggi svizzeri e francesi intorno al CERN, l'Organizzazione Europea per la Ricerca Nucleare. Fino agli anni Cinquanta avevano meno di 1.000 abitanti ciascuno. Oggi la loro popolazione è più che decuplicata e la zona ospita una vivace comunità internazionale. Cardini, fisico dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) di Cagliari, spiega agli abitanti di Lula che questo è quanto potrebbe accadere alla loro città se dovesse ospitare l'Einstein Telescope (ET), il rivelatore di onde gravitazionali di nuova generazione. L'area sotterranea vicino alla miniera dismessa di Sos Enattos a Lula è uno dei due siti attualmente candidati a ospitare l'interferometro. L'altro si trova nell'Euroregione Mosa-Reno (EMR), al confine tra Paesi Bassi, Belgio e Germania.
La popolazione locale è entusiasta del progetto. "Entrando nel caffè della piazza centrale di Lula può capitare di trovare il sindaco che parla di onde gravitazionali con i suoi concittadini", dice Cardini. Ma il risultato è tutt'altro che scontato. Ogni sito preparerà una proposta e la decisione è prevista per il 2025.
Il progetto di ET prevede una geometria triangolare. A ogni angolo del triangolo si trova una coppia di interferometri con i bracci che si estendono per dieci chilometri. Tre caverne principali a ogni vertice ospiteranno l'apparato ottico principale, dove due fasci laser che viaggiano lungo i bracci interferiranno, permettendo di rilevare le increspature nello spaziotempo causate dall'accelerazione di oggetti massicci, come buchi neri o stelle di neutroni in orbita l’uno intorno all’altro. L'ET necessita di un livello estremamente basso di rumore sismico e ambientale. "In questo senso, il sito sardo è al momento il candidato più forte", afferma Michele Punturo, portavoce della collaborazione scientifica internazionale ET. Nei pressi del sito EMR sono invece presenti diverse fonti di rumore, come parchi eolici, impianti industriali e una linea ferroviaria, aggiunge il fisico. In compenso, quella zona beneficia di un'ampia rete di aziende e istituti di ricerca.
I Paesi candidati devono impegnarsi a coprire i costi di costruzione, stimati intorno al miliardo di euro, e parte dei costi di gestione ordinaria, che dovrebbero ammontare a circa 40 milioni di euro all'anno. "L'Olanda si è già impegnata a investire 900 milioni di euro se il sito EMR verrà selezionato, mentre i finanziamenti dei governi belga e tedesco devono ancora essere annunciati", spiega Domenico D'Urso, fisico dell'Università di Sassari e coordinatore del team italiano di accoglienza che preparerà la candidatura di Sos Enattos.
La ministra dell'Università e della Ricerca, Anna Maria Bernini, ha recentemente nominato un comitato scientifico consultivo presieduto dal premio Nobel Giorgio Parisi, che si occuperà di supportare la candidatura italiana. Il precedente governo ha inoltre stanziato 50 milioni di euro dal Piano nazionale di ripresa e resilienza per il progetto ETIC. Venti milioni di euro dei fondi ETIC saranno utilizzati per caratterizzare ulteriormente il sito di Sos Enattos, misurando con maggiore precisione i rumori sismici e ambientali. Gli altri 30 milioni serviranno a sviluppare alcune delle tecnologie richieste da ET.
Le prime misurazioni sismiche in Sardegna sono iniziate nel 2010, due anni dopo la stesura del primo progetto concettuale di un rivelatore di onde gravitazionali di terza generazione. "Andare sottoterra è fondamentale per limitare il rumore” commenta Cardini. “La regione, con le sue miniere dismesse, la bassa urbanizzazione e una delle attività sismiche più basse d'Italia, sembrava estremamente promettente".
Come primo banco di prova, nel 2021 l'INFN ha installato a Sos Enattos l'esperimento Archimede, che cerca minuscole variazioni nella gravità causate da effetti quantistici e che richiede anch’esso un livello estremamente basso di rumore. D'Urso spiega che l'apparato è stato prima testato a Napoli e poi a Virgo, l'attuale osservatorio per onde gravitazionali vicino a Pisa, ma le prestazioni sono molto migliori a Sos Enattos. "Questo dimostra perché questo sito è così adatto a ospitare ET", afferma.
Alla fine di gennaio, la collaborazione ET si è riunita a Maastricht per il secondo workshop del comitato di preparazione dei siti. "Stiamo definendo gli standard da seguire per la presentazione dei dati di ciascun sito, in modo da poterli confrontare equamente", spiega D'Urso. Le analisi dei dati sul rumore saranno raccolte e registrate, insieme alle stime sui costi e sui tempi di costruzione, che dipendono fortemente dal tipo di rocce presenti nel sottosuolo di ciascun sito e dai quadri normativi dei due Paesi ospitanti.
Nel sito EMR, uno strato di roccia morbida giace sopra uno più duro. Quando le onde sismiche attraversano il terreno, vengono riflesse dall'interfaccia tra i due strati e trasmesse solo parzialmente. Per sfruttare l'effetto di attenuazione del rumore, le gallerie e le caverne degli interferometri devono essere costruite sotto l'interfaccia, a una profondità di circa 250 metri. Il terreno di Sos Enattos invece è omogeneo e costituito da granito, una roccia dura dove le onde sismiche viaggiano meglio che in un terreno morbido. Tuttavia, il rumore, sia sismico che ambientale, è così basso che le prime stime degli scienziati indicano che i tunnel e le caverne di ET potrebbero essere collocati a 120 metri di profondità, con una significativa riduzione dei costi e dei tempi di scavo.
A Maastricht, gli scienziati dell'ET hanno anche discusso le misure necessarie per preservare le caratteristiche dei siti a lungo termine. "Il governo olandese ha istituito un'area di esclusione di dieci chilometri, in cui non possono essere costruite turbine eoliche o altre infrastrutture fino alla fine delle operazioni dell'ET", spiega D'Urso. "Dovremmo negoziare con il nostro governo nazionale un accordo simile, ma avremo bisogno di un'area di esclusione più ampia a causa delle caratteristiche geofisiche del sito di Sos Enattos".
È qui che potrebbero sorgere dei problemi. Diverse società hanno proposto di costruire nuovi parchi eolici nei pressi di Sos Enattos. Nell'ottobre 2022, appena una settimana prima di lasciare l'incarico, Mario Draghi ha approvato la costruzione di un grande parco eolico sull'altopiano di Gomoretta, a 4 km dalla posizione proposta per uno dei tre vertici del triangolo di ET. Secondo D’Urso, “danneggerebbe seriamente la candidatura italiana.”
I sindaci della zona hanno protestato contro il parco eolico di Gomoretta. “L’INFN ha richiesto formalmente al Presidente del Consiglio e alle autorità regionali una zona di esclusione di 15 km attorno a ognuno dei vertici”, spiega Punturo.
Il progetto ETIC prenderà in considerazione anche una configurazione diversa, oltre a quella triangolare, che potrebbe aprire la strada a un compromesso. "Abbiamo studiato anche una configurazione per due siti, ciascuno dei quali ospiterebbe un interferometro a forma di L", spiega Punturo. Si tratta della stessa configurazione utilizzata dagli attuali rivelatori VIRGO presso Pisa, LIGO negli Stati Uniti e KAGRA in Giappone, che possono lavorare in collaborazione. "In questo modo, le proposte olandesi e italiane potrebbero essere unificate".
