Onde gravitazionali
Staff
Marco Bazzan, Giacomo Ciani, Valeria Milotti,
Dottorandi
Andrea Moscatello, Nicole Busdon
Personale tecnico
Collaboratori INFN
Massimiliano Bonesso (INFN PD), Livia Conti (INFN PD), Jean-Pierre Zendri (INFN PD)
Attività di ricerca
Il gruppo sperimentale onde gravitazionali è membro della collaborazione Virgo, che ha costruito e opera Advanced Virgo, il rivelatore interferometrico di onde gravitazionali nei pressi di Cascina (Pisa); fa inoltre parte della collaborazione Einstein Telescope, che sta progettando l’osservatorio di onde gravitazionali europeo di nuova generazione. Il gruppo si occupa sia di tecnologia dei rivelatori, principalmente nell'ambito dell’ottica laser/quantistica e del rumore termico, sia di analisi dati mirata alla ricerca di segnali transienti di onde gravitazionali.
L’attività di ricerca e sviluppotecnologico delgruppo comprende un ampio ventaglio di argomenti legati al miglioramento delle prestazioni dei rivelatori di onde gravitazionali presenti e futuri, tra cui:
- studio e riduzione del rumore termico in coating ottici ad alte prestazioni
- studio del rumore termico in sistemi meccanici fuori dall’equilibrio termodinamico
- sviluppo di sistemi di misura e correzione in tempo reale dell'accoppiamento fra laser e cavità ottiche
- misure di assorbimento e di scattering di materiali e superfici ottiche di altissima qualità
- iniezione di vuoto quantistico “squeezed” nei rivelatori di onde gravitazionali
- sviluppo di elettronica per sistemi di controllo e di aggancio in fase ad alte prestazioni di laser
L’attività di analisi dati del gruppo è focalizzata sulla ricerca di segnali di onde gravitazionali transienti (cioè di breve durata) generici nei dati dei rivelatori LIGO, Virgo e KAGRA. Tali ricerche offrono grandi potenzialità di scoperta poiché possono rivelare sia segnali di tipologia nota (ad esempio il segnale dalla coalescenza di un sistema binario di buchi neri), sia segnali non ben modellati o di origine sconosciuta. Il gruppo di Padova, in collaborazione con ricercatori di Trento, Parma e Trieste, è leader in questo tipo di analisi e lavora a stretto contatto con altri gruppi all’interno della collaborazione LIGO-Virgo-Kagra (LVK).
Collaborazioni
Come membro delle collaborazioni Virgo ed ET, il gruppo coopera direttamente con molti istituti e gruppi italiani ed europei che fanno parte delle stesse collaborazioni e condividono responsabilità scientifiche e linee di ricerca. Alcuni esempi includono l’Albert Einstein Institute in Hannover, il Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules, l’European Gravitational Observatory (sede dello strumento Virgo), l’Università della Florida, il Laboratoire des Matériaux Avancés.
Altri gruppi e istituti con i quali esistono rapporti di collaborazione includono il gruppo KAGRA al’interno del National Astronomical Observatory of Japan, il Laboratoire de Physique ENS de Lyon e l’Università del Lussemburgo.
Il nostro gruppo fa inoltre parte di una nutrita comunità padovana distribuita fra il DFA e le sezioni locali dell’INFN e dell’INAF, e coinvolta nei vari aspetti della scienza delle onde gravitazionali e dell’astrofisica multi-messaggero.
Research activities
The gravitational-wave experimental group is a member of the Virgo collaboration , which has built and operates Advanced Virgo, the gravitational wave interferometric detector near Cascina (Pisa); it is also part of the Einstein Telescope collaboration, which is planning the next-generation European gravitational-wave observatory. The group research focuses both on instrument science, mainly in the field of laser/quantum optics and thermal noise, and on data analysis aimed at searching for transient gravitational-wavesignals.
The technological research and development activities of the group includes a wide range of topics related to the improvement of the performance of present and future gravitational wave detectors, including :
- study and reduction of thermal noise in high-performance optical coatings
- study of thermal noise in mechanical systems out of thermodynamic equilibrium
- development of systems for real-time measurement and correction of the coupling between laser and optical cavities
- absorption and scattering measurements of very high quality optical materials and surfaces
- injection of “squeezed” quantum vacuum into gravitational wave detectors
- development of electronics for high performance laser phase-locking and control systems
The data analysis activity of the group is focused on the search for generic transient (i.e. of short duration) gravitational wave signals in the data of the LIGO, Virgo and KAGRA detectors. Such searches offer great potential for discovery since they can reveal both signals of known type (for example the signal from the coalescence of a binary system of black holes), and signals that are not well modeled or of unknown origin. The Padua group, in collaboration with researchers from Trento, Parma and Trieste, is a leader in this type of analysis and works closely with other groups within the LIGO-Virgo-Kagra (LVK) collaboration.
Collaborations
As a member of the Virgo and ET collaborations, the group directly cooperates with many Italian and European institutes and groups that are part of the same collaborations and share scientific responsibilities and research lines. Some examples include the Albert Einstein Institute in Hannover, the Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules, the European Gravitational Observatory (home of the Virgo instrument), the University of Florida, the Laboratoire des Matériaux Avancés.
Other groups and institutes with active collaborative relationships include the KAGRA group at the National Astronomical Observatory of Japan, the Laboratoire de Physique ENS de Lyon and the University of Luxembourg.
Our group is also part of a large paduan community distributed between the DFA and the local INFN and INAF sections, and involved in the various aspects of gravitational-wave science and multi-messenger astrophysics.
