Steffen Grohmann, scienziato della refrigerazione presso il Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e presidente della Commissione A1 dell’Istituto Internazionale della Refrigerazione, ha ricevuto un grant di 3,4 milioni di euro dal Consiglio europeo della ricerca (ERC) per il progetto GRAVITHELIUM. Esso intende sviluppare una tecnologia cruciale per l’Einstein Telescope (ET)*, concentrandosi sul miglioramento della sensibilità degli interferometri laser criogenici utilizzando elio superfluido. Si prevede che la tecnologia riduca al minimo il rumore termico e consenta misurazioni precise delle onde gravitazionali, applicando specchi di raffreddamento con elio superfluido vicino a temperature dello zero assoluto.
Il team di Grohmann (nella foto) prevede di istituire un nuovo centro di test presso il KIT per raccogliere dati sperimentali e affrontare le sfide tecniche del telescopio. Questa tecnologia non solo contribuisce alle prestazioni di un avanzato telescopio Einstein, ma contiene anche potenziali applicazioni nell’informatica quantistica.
“Einstein” dovrebbe essere operativo nel prossimo decennio. Rappresenta la terza generazione di telescopi per onde gravitazionali. La sua sensibilità sarà dieci volte maggiore di quella degli attuali strumenti, consentendo la rilevazione di diverse centinaia di migliaia di eventi all’anno: un progresso senza precedenti per la scienza moderna. Esso sarà in grado di individuare gli eventi più distanti dell’universo.
Il freddo ha un ruolo importante per questa tecnologia: gli specchi che compongono il telescopio, per funzionare al meglio, devono essere isolati da qualsiasi vibrazione e impatto esterno. Il “rumore termico” può essere prevenuto solo da temperature estremamente basse. La difficoltà è raffreddare gli specchi senza alcun impatto meccanico e rumore tecnico. I ricercatori del KIT intendono raggiungere questo obiettivo con l’elio superfluido a una temperatura di circa -271 °C, cioè appena sopra lo zero assoluto. In questo stato l’elio come condensato di Bose-Einstein presenta proprietà eccezionali: gli effetti quantistici portano alla formazione di un superfluido estremamente silenzioso e privo di viscosità, in cui il calore scorre quasi senza resistenza, simile all’elettricità in un superconduttore.
Il principio è già stato dimostrato teoricamente dal team di Grohmann. Una nuova questione scientifica riguarda se e come l’energia delle vibrazioni meccaniche si dissipa nel fluido quantistico, cioè viene convertita in calore. Si prevede che GRAVITHELIUM fornirà tali dati sperimentali. Con l’aiuto del CER Advanced Grant, presso il Karlsruhe Institute of Technology sarà allestito un nuovo centro di test, dove i ricercatori raccoglieranno dati fisici fondamentali e risolveranno le sfide tecniche per l’applicazione pratica.
