L’engagement de l’Italie dans la recherche sur les ondes gravitationnelles a commencé en 1970, dès le début des études pour les premières expériences, grâce aux travaux du groupe romain d’Edoardo Amaldi et Guido Pizzella sur les antennes dites résonnantes à très basse température. Dans les années 90, les antennes Auriga, dans les laboratoires nationaux de Legnaro, et Nautilius, dans les laboratoires nationaux de Frascati de l’INFN, ont été mises en service, mais ces instruments étaient encore trop peu sensibles pour capter les très faibles vibrations de l’espace-temps. Mais entre-temps, au milieu des années 80, l’italien Adalberto Giazotto et le français Alain Brillet avaient entamé des études pour développer une nouvelle catégorie d’expériences basées sur une technique de détection complètement différente : l’interférométrie laser. C’est ainsi qu’est né le projet Virgo en Italie, accompagné par le projet LIGO aux États-Unis. En l’an 2000, l’INFN et le CNRS français ont fondé, près de Pise, l’Observatoire gravitationnel européen (EGO) pour accueillir et gérer le projet, l’observatoire étant devenu pleinement opérationnel en 2007. Il faudra une dizaine d’années et d’importantes mises à jour des interféromètres Virgo et LIGO pour que les découvertes historiques sur les ondes gravitationnelles réalisées depuis 2015 soient couronnées de succès.
Le succès de ces accomplissements a souligné à quel point le développement d’une nouvelle génération d’observatoires gravitationnels est aujourd’hui crucial pour dépasser les limites des instruments actuels : d’où le projet Einstein Telescope, destiné à réaliser, en Europe, un observatoire capable d’« écouter » le cosmos jusqu’à des époques proches du Big Bang. L’entreprise scientifique se poursuit donc, et la contribution de l’Italie sera cette fois encore décisive.
De nombreuses raisons géologiques font du site de Sos Enattos le lieu idéal pour les activités d’ET. Le bruit sismique, qui affecte les performances de l’observatoire à basse fréquence, est très faible en raison des caractéristiques géologiques de la Sardaigne. En effet, la Sardaigne est une microplaque, c’est-à-dire une portion détachée de la plaque eurasienne qui n’est pas connectée aux zones tectoniques les plus actives et qui n’est donc affectée ni par les phénomènes de déformation de la croûte terrestre, ni par la sismicité, ni par le volcanisme. Il s’agit en fait d’une zone stable et solide, caractérisée par des masses rocheuses idéales pour construire en toute sécurité les environnements souterrains qui constitueront le laboratoire d’ET. En outre, la faible présence d’eaux souterraines dans cette zone réduit la possibilité d’infiltrations ou de bruit sismique et newtonien.
Enfin, dans la zone d’intérêt située dans la province de Nuoro, entre les communes de Bitti, Lula et Onanì, il existe de vastes étendues de zones rurales à très faible densité de population et donc à activité anthropique et industrielle réduite.
Ainsi, le site de Sos Enattos constitue l’environnement « silencieux » dont ET a besoin pour travailler à l’abri et à l’écart du « bruit » qui compromettrait ses mesures.
Le laboratoire SAR-GRAV.
L’ancienne mine de Sos Enattos est déjà un lieu de science. En effet, depuis 2019, il abrite le laboratoire SAR-GRAV et l’expérience Archimedes. Financé par la Région Sardaigne, le laboratoire SAR-GRAV a été créé dans le cadre d’un Accord de Programme entre la Région Sardaigne et l’Université de Sassari, l’INFN, l’Institut national de Géophysique et de Vulcanologie (INGV), l’Université de Cagliari et l’IGEA spa, la société qui gère la mine. L’objectif du projet est de créer une infrastructure à faible bruit sismique et anthropique, dédiée à la recherche sur les ondes gravitationnelles, la physique de la gravitation et la géophysique. Actuellement, le SAR-GRAV accueille et soutient les activités de caractérisation sismique du site en vue de sa candidature.
Archimedes est une expérience de physique fondamentale, financée par l’INFN, qui recherche de petites variations de poids induites par des fluctuations quantiques. L’expérience nécessite un environnement dans lequel les facteurs externes de nature sismique n’influencent pas les mesures, d’où la décision de l’installer dans le laboratoire SAR-GRAV. Mais Archimedes travaille également pour ET, en vérifiant l’adéquation du site de Sos Enattos : grâce à son extrême sensibilité, Archimedes dressera un profil détaillé des perturbations environnementales et anthropiques du site sur lequel se trouve l’ancienne mine.