Gli interferometri per onde gravitazionali sono strumenti in grado di registrare una variazione di lunghezza pari a una frazione del diametro d’un protone. A partire dal 2015 hanno consentito di rivelare le infinitesimali distorsioni nel tessuto dello spazio-tempo dovute alle onde gravitazionali emesse dalla fusione di coppie di buchi neri. Da allora ne hanno registrati centinaia e attualmente procedono al ritmo di una rivelazione ogni tre giorni.
Un risultato pazzesco, dal punto di vista scientifico e tecnologico. Ma i fisici non si accontentano, e per avere di più occorre ridurre il “rumore”, in particolare quello dovuto ai movimenti degli specchi sospesi degli interferometri. Per questo hanno chiesto aiuto alla intelligenza artificiale. Ora un nuovo algoritmo realizzato da una collaborazione fra scienziati di Google, del Caltech e del Gran Sasso Science Institute ha dimostrato di poter ridurre le vibrazioni degli specchi degli interferometri da 30 a 100 volte meglio rispetto ai metodi tradizionali.
Quando si parla delle sensibilità necessarie per rivelare le onde gravitazionali, qualunque cosa si muova è fonte di rumore, perfino le onde del mare! Una fra le tecniche principali per ridurre il disturbo è il controllo attivo del rumore, che si ottiene immettendo nel sistema una vibrazione con la stessa ampiezza ma con fase opposta rispetto al disturbo che si vuole cancellare. Ma questo sistema ha a sua volta un rumore intrinseco che introduce un disturbo.
Grazie a Google DeepMind
Per eliminare anche questo, è stato coinvolto Google DeepMind, il gruppo di esperti di intelligenza artificiale di Alphabet. Sono occorsi quattro anni di lavoro, durante i quali numerose varianti di algoritmi di riduzione del rumore sono state “allenate” e messe in competizione fra loro su tutti i dati registrati dagli interferometri. Attraverso le lunghe selezioni del processo di machine learning, si è finalmente ottenuto l’algoritmo Deep Loop Shaping che si è dimostrato efficace per sopprimere il rumore degli specchi.
I risultati sono eccezionali e i ricercatori ritengono che l’algoritmo sarà essenziale per la realizzazione di futuri rivelatori come l’Einstein Telescope in Europa e il Cosmic Explorer negli Usa. Inoltre, troverà applicazioni anche nei controlli di alta precisione per la navigazione dei veicoli terrestri e spaziali, nella produzione di chip e nella robotica.
Questo risultato amplia gli orizzonti di ciò che possiamo ottenere con i rivelatori di onde gravitazionali, rendendo più alla portata una sfida scientifica estremamente complessa. Riducendo il rumore, amplifichiamo il volume dell’Universo e lo ascoltiamo con maggiore chiarezza.
