Einstein Telescope si chiama così perché è uno strumento che servirà a “osservare” le onde gravitazionali che arrivano sulla Terra dallo spazio profondo. È dedicato ad Albert Einstein, che per primo ne ipotizzò l’esistenza, come conseguenza della sua teoria della relatività generale. In realtà, ET, più che in osservazione, sarà in ascolto dell’universo, perché le onde gravitazionali è come se fossero la voce, l’eco dei più estremi eventi astrofisici che accadono nel cosmo, come la coalescenza di buchi neri o di stelle di neutroni, o le esplosioni di supernovae.

Il progetto ET prevede la costruzione di una grande infrastruttura sotterranea che ospiterà un rivelatore di onde gravitazionali tra i 100 e i 300 metri di profondità per preservarlo in condizioni di “silenzio”, isolandolo dalle vibrazioni prodotte sia dalle onde sismiche, sia dalle attività umane, che costituiscono quello che viene chiamato “rumore”, in quanto fonte di disturbo per le misure che ET dovrà realizzare.

L’idea di progetto di ET si fonda sui successi da Nobel di Virgo e LIGO che, grazie alle osservazioni realizzate dal 2015, anno della scoperta delle onde gravitazionali, ad oggi, hanno rivoluzionato il nostro modo di studiare l’universo, aprendo l’era dell’astronomia gravitazionale – lo studio dei corpi celesti e del cosmo attraverso le onde gravitazionali – e dell’astronomia multimessaggera – lo studio dello stesso fenomeno astrofisico attraverso le informazioni provenienti da più messaggeri cosmici: onde gravitazionali, radiazione elettromagnetica, neutrini. Le scoperte sulle onde gravitazionali, di cui l’Italia è stata protagonista grazie all’esperimento Virgo, che si trova allo European Gravitational Observatory (EGO) vicino a Pisa, hanno reso questo settore della ricerca fondamentale uno dei più promettenti.

Rispetto agli attuali interferometri, ET osserverà un volume di universo circa mille volte maggiore e, per le prospettive che potrà aprire in termini sia di nuove conoscenze scientifiche, sia di innovazione tecnologica, è ritenuto un progetto di punta a livello internazionale, tanto da essere incluso nella Roadmap di ESFRI 2021 (European Strategy Forum on Research Insfrastructures), l’organismo europeo che indica su quali infrastrutture scientifiche è decisivo investire in Europa, grazie ad una proposta a guida italiana, supportata da Belgio, Paesi Bassi, Polonia e Spagna.

Einstein Telescope sarà un rivelatore di onde gravitazionali basato sui successi della tecnica dell’interferometria laser, impiegata negli esperimenti di seconda generazione LIGO e Virgo. Tuttavia, la sua sensibilità sarà notevolmente potenziata rispetto agli attuali esperimenti, grazie all’aumento delle dimensioni del rivelatore, e all’implementazione di tecnologie nuove e innovative.

L’idea di progetto originale prevede un rivelatore di forma triangolare con lati di 10 chilometri. Lungo i suoi bracci sotterranei, all’interno di tubi a ultra-alto vuoto, scorreranno fasci laser che saranno riflessi da specchi levigatissimi, per essere infine ricomposti a formare, sovrapponendosi, la cosiddetta figura d’interferenza. Quando un’onda gravitazionale attraversa l’interferometro, la lunghezza dei bracci oscilla, e di conseguenza i fasci laser che corrono al loro interno compiono percorsi di diversa lunghezza, e pertanto la figura di interferenza ottenuta dalla loro ricomposizione si modifica. ET misurerà queste infinitesimali variazioni di una frazione di miliardesimo del diametro di un atomo. Per realizzare misure così precise ET necessita di tecnologie avanzatissime, create ad hoc grazie a un lavoro di ricerca e sviluppo in sinergia tra ricerca e industria. Attualmente la collaborazione scientifica sta studiando le tecnologie che serviranno ad Einstein Telescope, la sua geometria e la sua configurazione.

Oltre a un interferometro di forma triangolare, da realizzare su un solo sito, è al vaglio degli esperti anche la possibilità della configurazione a elle (L), con due bracci perpendicolari, come quella degli attuali interferometri. In questo secondo caso il progetto prevederebbe la realizzazione di due interferometri gemelli, come gli attuali interferometri statunitensi, che verrebbero realizzati in due distinti siti a sufficiente distanza l’uno dall’altro, in modo da poter potenziare l’efficacia nella localizzazione nel cielo della sorgente astrofisica dell’onda gravitazionale.

Le onde gravitazionali sono uno dei più promettenti settori della ricerca in fisica fondamentale, astrofisica, fisica nucleare, cosmologia: non sorprende dunque che un progetto di ampio impatto per la conoscenza e l’innovazione come Einstein Telescope abbia già attratto e continui a raccogliere attorno a sé l’interesse scientifico e tecnologico di una vasta ed eterogenea comunità internazionale, sia europea sia mondiale. Come tutti i progetti di big science, ossia di quella ricerca scientifica di larga scala, che nasce da una profonda capacità di visione del futuro e di progettazione innovativa, che si fonda su grandi esperimenti, e che richiede ingenti investimenti congiunti, anche ET ha bisogno di un grande supporto istituzionale e politico e della sinergia di competenze scientifiche e industriali.

Il progetto ESFRI di ET è organizzato in forma di consorzio, è guidato da Italia e Paesi Bassi e gode del sostegno politico di Belgio, Polonia e Spagna. La comunità di ET è attiva da oltre 15 anni, e dal 2022 è organizzata in una collaborazione scientifica internazionale, composta da circa 1.600 persone, tra cui ricercatori, ingegneri, tecnici e scienziati dei dati, appartenenti a più di 230 istituzioni distribuite su 27 nazioni, sia in Europa, con Francia, Germania, Grecia, Repubblica Ceca, Svizzera, Regno Unito e Ungheria, sia nel mondo.

Attualmente, il lavoro di scienziati, ingegneri e tecnici si sta concentrando sulla fase preparatoria (ET Preparatory Phase Project, supportato dal programma Horizon Europe della Commissione Europea), in particolare sullo studio della configurazione del rivelatore, sulla progettazione e sullo sviluppo delle tecnologie abilitanti, sulla preparazione delle metodiche di analisi dati e sulla costruzione dei modelli astrofisici che serviranno a interpretare le misure e i dati raccolti. Sono, inoltre, in corso gli studi di caratterizzazione dei due siti candidati a ospitare Einstein Telescope: uno in Sardegna, nell’area della miniera dismessa di Sos Enattos, nel Nuorese, e uno vicino al confine tra Paesi Bassi, Belgio e Germania.