Team di EGO sviluppa un array di robot per combattere il rumore newtoniano

Robot, monitoraggio dell’attività sismica e rivelatori di onde gravitazionali: tre argomenti scientifici all’avanguardia che si uniscono grazie al Flexible Grid Mapping Tool (FGMT), sviluppato presso l’European Gravitational Observatory (EGO) nell’ambito del progetto finanziato dall’UE AHEAD 2020.

I rivelatori di onde gravitazionali, come Virgo, LIGO e KAGRA, sono influenzati da una serie di fonti di rumore, sia dall’ambiente naturale che dalle attività umane, comprese le operazioni del rivelatore stesso. Uno di questi rumori è chiamato “rumore newtoniano” ed è generato dalle fluttuazioni naturali della densità di massa del terreno e dagli spostamenti sismici, che cambiano nel tempo. Per eliminare questo rumore dal flusso di dati è necessario averne una mappa aggiornata in tempo reale, il che significa non solo misurarlo nel tempo, ma anche riposizionare costantemente i sensori nelle posizioni ottimali per ottenere la migliore qualità di misurazione. Virgo è un esperimento a forma di “L” con due bracci uguali lunghi 3 km ciascuno, ai cui vertici si trovano tre grandi sale sperimentali che ospitano gli specchi, che sono la componente più delicata dell’esperimento. Pertanto, il rumore newtoniano deve essere mappato intorno agli specchi, ed è lì che i sensori devono muoversi.

Lo strumento FGMT sviluppato da EGO affronta questo problema utilizzando una serie di piccoli robot autonomi con sensori sismici installati su di essi. I sensori robotici sono in grado di muoversi autonomamente in tutta l’area sperimentale per raggiungere le posizioni ottimali, effettuare misurazioni e quindi comunicare i risultati a un’unità di controllo, che fornisce loro le coordinate della posizione successiva da raggiungere.
Le misurazioni potrebbero anche andare oltre quelle sismiche, consentendo ai ricercatori di Virgo di mappare vari rumori che influenzano il rivelatore, non solo il rumore newtoniano. Per ora è stato sviluppato un array di prova di tre robot, che copre uno spazio di 50 m² all’interno di un edificio tecnico dell’interferometro Virgo.

Lo strumento è stato sviluppato in collaborazione con il Gran Sasso Science Institute (GSSI) nell’ambito del progetto AHEAD 2020 finanziato dall’UE ed è solo un prototipo. Tuttavia, l’approccio è promettente e potrebbe essere implementato su scala più ampia, sia in termini di numero di robot che di area coperta.