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ET en Italia

Con el sitio ideal para garantizar las mejores condiciones de funcionamiento, una historia de éxito en la investigación de las ondas gravitacionales, la excelencia multidisciplinaria de la investigación científica nacional y un sólido apoyo institucional, científico y civil, Italia está preparada para albergar la gran infraestructura de investigación del Telescopio Einstein en la zona de la mina abandonada de Sos Enattos, en Cerdeña.

La candidatura cuenta con el apoyo del Gobierno italiano, el Ministerio de Universidades e Investigación (MUR, por sus siglas en italiano) y la Región Autónoma de Cerdeña, y está coordinada científicamente por el Instituto Nacional de Física Nuclear INFN en colaboración con organismos de investigación y universidades de toda Italia.

Tradición italiana

Italia ha participado en la investigación experimental de las ondas gravitacionales desde el principio, y ha sido protagonista a lo largo de toda su historia.

El papel de nuestro país en este sector y en el Telescopio Einstein es reconocido internacionalmente, hasta el punto de que en 2020 Italia lideró, con el MUR, el grupo de naciones europeas que presentaron la candidatura de ET al Foro Estratégico Europeo sobre Infraestructuras de Investigación ESFRI, que reconoció el proyecto como uno de los principales a nivel europeo y lo incluyó en su Hoja de Ruta 2021 de grandes infraestructuras de investigación en las que es importante invertir.

El compromiso de Italia en la investigación de las ondas gravitacionales comenzó en 1970, cuando se iniciaron los estudios para los primeros experimentos, gracias al trabajo del grupo romano de Edoardo Amaldi y Guido Pizzella sobre las llamadas antenas resonantes a muy baja temperatura. En la década de 1990 entraron en funcionamiento las antenas Auriga, en los Laboratorios Nacionales de Legnaro, y Nautilius, en los Laboratorios Nacionales del INFN de Frascati, aunque estos instrumentos seguían siendo demasiado poco sensibles para poder captar las vibraciones sumamente débiles del espacio-tiempo. Pero mientras tanto, a mediados de la década de 1980, el italiano Adalberto Giazotto y el francés Alain Brillet habían iniciado estudios para el desarrollo de una nueva clase de experimentos basados en una técnica de detección completamente distinta: la interferometría láser. Así nació el proyecto Virgo en Italia, acompañado por el proyecto LIGO en Estados Unidos. En 2000, el INFN y el CNRS francés fundaron el Observatorio Gravitacional Europeo (EGO) cerca de Pisa para albergar y garantizar la gestión del proyecto, mientras que el detector entró en pleno funcionamiento en 2007. Serán necesarios unos diez años, además de algunas mejoras importantes de los interferómetros Virgo y LIGO, para que en 2015 se hagan realidad los descubrimientos históricos sobre las ondas gravitacionales.
El éxito de estos logros ha puesto de relieve lo crucial que es hoy el desarrollo de una nueva generación de observatorios gravitacionales para ir más allá de los límites de los instrumentos actuales: de ahí el proyecto del Telescopio Einstein, destinado a crear en Europa un observatorio capaz de «escuchar» el cosmos hasta épocas muy cercanas al big bang. Así pues, la empresa científica continúa, y la contribución de Italia también esta vez será decisiva.

Sos Enattos, el sitio ideal

El interior de Cerdeña es un lugar ideal para albergar el Telescopio Einstein.

Actualmente hay dos emplazamientos en competición: el italiano, en la zona de la antigua mina metalífera de Sos Enattos, en la provincia de Nuoro, en el noreste de Cerdeña, y el neerlandés en una zona de la eurorregión del Mosa-Rin, en la frontera entre Países Bajos, Bélgica y Alemania.

Hay muchas razones geológicas por las que la zona de Sos Enattos es el lugar ideal para las actividades de ET. El ruido sísmico, que condiciona el rendimiento del detector a bajas frecuencias, es muy reducido debido a las características geológicas de Cerdeña. Cerdeña es, de hecho, una microplaca, es decir, una porción desprendida de la placa Euroasiática que no está conectada a las zonas tectónicas más activas, por lo que no se ve afectada por fenómenos de deformación de la corteza terrestre ni por la sismicidad y el vulcanismo. Se trata de una zona estable y sólida, caracterizada por macizos rocosos ideales para construir de forma segura los entornos subterráneos que constituirán el laboratorio de ET. Además, la escasa presencia de acuíferos en la zona reduce la posibilidad de infiltraciones o de ruido sísmico y newtoniano.
Por último, en esta zona de la provincia de Nuoro, entre los municipios de Bitti, Lula y Onanì, existen grandes extensiones de zonas rurales con muy baja densidad de población y, por tanto, reducida actividad antrópica e industrial.
Todo ello esto convierte el sitio de Sos Enattos en el entorno ‘silencioso’ que ET necesita para funcionar protegido y aislado del ‘ruido’ que afectaría sus mediciones.

Laboratorio SAR-GRAV.

La antigua mina de Sos Enattos hoy ya es un lugar de ciencia: desde 2019 alberga el laboratorio SAR-GRAV con el experimento Arquímedes. Financiado por la Región de Cerdeña, el laboratorio SAR-GRAV nació en el marco de un Convenio de Programa entre la Región de Cerdeña y la Universidad de Sassari, el INFN, el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología (INGV), la Universidad de Cagliari e IGEA spa, la empresa que gestiona la mina. El objetivo del proyecto es crear una infraestructura de bajo ruido sísmico y antropogénico dedicada a la investigación de las ondas gravitacionales, la física de la gravitación y la geofísica. SAR-GRAV alberga y apoya actualmente las actividades de caracterización sísmica del sitio para su candidatura.
Arquímedes es un experimento de física fundamental, financiado por el INFN, que investiga pequeñas variaciones de peso inducidas por fluctuaciones cuánticas. El experimento necesita un entorno en el que los factores sísmicos externos no influyan en la medición. De ahí la decisión de instalarlo en el laboratorio SAR-GRAV. Pero Arquímedes también trabaja para ET, verificando la idoneidad del sitio de Sos Enattos: gracias a su extrema sensibilidad, Arquímedes trazará un perfil detallado de las perturbaciones ambientales y antrópicas de la zona donde se encuentra la antigua mina.

Comité para la candidatura italiana

El 9 de febrero de 2023, el Ministerio de Universidades e Investigación (MUR) creó, por decreto de la ministra Anna Maria Bernini, un Comité Técnico-Científico de alto perfil para apoyar la candidatura italiana. El comité está presidido por el premio Nobel de Física Giorgio Parisi, y está integrado por el embajador Ettore Sequi, exsecretario general del Ministerio de Asuntos Exteriores y Cooperación Internacional, y los científicos Marica Branchesi y Fernando Ferroni, del Instituto Científico Gran Sasso y del INFN, así como por el Presidente del INFN, Antonio Zoccoli.

Proyectos PNRR en apoyo de ET

ETIC, Einstein Telescope Infrastructure Consortium

Se trata de un proyecto financiado con 50 millones de euros por el Plan Nacional de Recuperación y Resiliencia PNRR – Next Generation EU, dentro de la Misión 4 Educación e Investigación coordinada por el MUR, que nace y se desarrolla precisamente en el marco del proyecto internacional Telescopio Einstein, con dos objetivos principales: realizar un estudio de viabilidad y caracterización del sitio Sos Enattos y crear o potenciar en las sedes del INFN, las universidades y los organismos de investigación que participan en ET, una red nacional de laboratorios de I+D para el estudio de las tecnologías facilitadoras del futuro interferómetro, en particular, los sistemas de filtrado sísmico y de control de baja frecuencia para la suspensión de las ópticas, los aparatos criogénicos de bajo ruido para la reducción del ruido térmico en las ópticas, nuevas tecnologías en el campo de la fotónica, de la óptica y la electrónica y, por último, nuevos materiales para realizar los espejos del Telescopio Einstein.

FABER/MEET

Este proyecto forma parte del proyecto más amplio MEET, liderado por el Instituto Nacional de Geofísica y Vulcanología INGV y financiado con 43 millones de euros por el Plan Nacional de Recuperación y Resiliencia PNRR – Next Generation EU, en el marco de la Misión 4 Educación e Investigación coordinada por el MUR. Los objetivos generales de MEET son la mejora, actualización tecnológica y puesta en marcha de grandes redes científicas dedicadas a la monitorización y observación de la Tierra. En particular, FABER pretende apoyar la candidatura de ET mediante el desarrollo de un observatorio sismológico en la antigua mina Sos Enattos para el registro de señales sísmicas actualmente desconocidas. Sos Enattos representa un punto de observación privilegiado donde la sísmica, la quietud y la geodinámica contribuyen a garantizar datos geofísicos de excelente calidad. El INGV opera en la mina Sos Enattos desde 2019, en colaboración con las Universidades de Cagliari y Sassari y el INFN, y también con proyectos de investigación independientes como la estación de la Red Sísmica MedNet (Red del Mediterráneo) cuyos datos alimentan la red de monitorización sísmica del INGV.

TeRABIT

Financiado con 41 millones de euros por el Plan Nacional de Recuperación y Resiliencia PNRR – Next Generation EU, como parte de la Misión 4 Educación e Investigación coordinada por el MUR y gestionada por el INFN con el Instituto Nacional de Oceanografía y Geofísica Experimental – OGS, el Consorcio GARR y CINECA, TeRABIT creará una infraestructura integrada informática y de red de muy elevado rendimiento, basada en fibra óptica dedicada de última generación altamente fiable, que permitirá el intercambio de datos a la velocidad del terabit (1.000 gigabits) por segundo. Abierta a las comunidades científicas de todo el país, independientemente de su ubicación geográfica, la nueva infraestructura eliminará las diferencias en la capacidad de acceder a la informática de alto rendimiento y promoverá la colaboración y la competitividad. En particular, TeRABIT pondrá en marcha en Cerdeña una extensión de fibra óptica de la red de investigación de la isla y realizará por primera vez, gracias a cables submarinos, una doble conexión de fibra óptica ultrarrápida, que garantizará no sólo una rápida transmisión de datos sino también la redundancia y fiabilidad del sistema, en beneficio de toda la comunidad científica de la isla. La infraestructura realizada por TeRABIT será importante para apoyar la candidatura de Cerdeña a albergar el Telescopio Einstein, una infraestructura de investigación que producirá grandes cantidades de datos que deberán ser compartidos con una comunidad científica repartida por todo el planeta. La interconexión ultrarrápida del emplazamiento de Sos Enattos es, por tanto, un elemento crucial.

Banner image: Vista panorámica de la mina de Sos Enattos/Overview of the Sos Enattos mine. Créditos: INFN-EGO