Progetto TANGO: l'Università di Milano-Bicocca sviluppa rivelatori compatti

L'Unione Europea ha assegnato un finanziamento ERC Starting Grant di 1.499.312 euro al progetto di ricerca TANGO (Transducer Antenna for a Noiseless Gravitational Observatory), coordinato dall'Università di Milano-Bicocca. L'iniziativa, guidata dal ricercatore Matteo Borghesi del Dipartimento di Fisica, ha l'obiettivo di realizzare strumenti di nuova generazione per il rilevamento delle onde gravitazionali.

Il progetto si basa sulla costruzione di apparati di dimensioni ridotte, nell'ordine di poche decine di centimetri, in grado di operare a temperature prossime allo zero assoluto (-273 °C) per ridurre al minimo l'interferenza termica.

Gli obiettivi scientifici e la banda ad alta frequenza

Le onde gravitazionali sono deformazioni dello spazio-tempo generate da eventi cosmici ad alta energia, come la fusione di buchi neri o stelle di neutroni. Rilevate per la prima volta nel 2015, le frequenze studiate dai grandi interferometri attuali coprono solo una parte dello spettro disponibile.

Il progetto TANGO focalizza l'indagine sulla banda compresa tra 100 kHz e 10 MHz, definita come la regione delle onde gravitazionali ad alta frequenza. Questo intervallo spettrometrale è caratterizzato da un basso livello di rumore di fondo. L'esplorazione di tale frequenza punta a individuare segnali riconducibili a:

• Materia oscura;
• Buchi neri primordiali;
• Fenomeni astrofisici non descritti dalle attuali teorie della fisica.

La tecnologia: integrazione tra cristalli e cavità superconduttrici

La struttura del rivelatore TANGO combina la ricerca sulle onde gravitazionali con le tecnologie quantistiche. Il dispositivo si compone di due elementi principali integrati:

1. Un oscillatore meccanico: costituito da un cristallo di quarzo lavorato;
2. Una cavità elettromagnetica superconduttrice: accoppiata al cristallo per controllarne lo stato fisico.

Attraverso tecniche di raffreddamento quantistico, il sistema sottrae energia alle vibrazioni del cristallo. Questo processo riduce la temperatura effettiva dell'oscillatore a livelli fino a cento volte inferiori rispetto a quelli ottenibili con i sistemi criogenici convenzionali, consentendo di isolare segnali di intensità estremamente ridotta.

Il ruolo dell'Università di Milano-Bicocca e i finanziamenti ERC

Il progetto TANGO rappresenta lo sviluppo operativo della linea di ricerca BAUSCIA (Bulk Acoustic Wave Sensors for High-frequency Antennas) e coinvolge due strutture dell'ateneo:

• BiCoQ: Centro di cosmologia quantitativa;
• BiQuTe: Centro interdipartimentale per le tecnologie quantistiche.

Con l'assegnazione dello Starting Grant a TANGO, l'Università di Milano-Bicocca raggiunge la quota di 22 progetti finanziati dal European Research Council (ERC) a partire dal 2014.