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Categoria: ET Project
Pubblicato: Venerdì, 20 Gennaio 2023 14:53
Scritto da Michele Punturo
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La tecnologia per Einstein Telescope prevede di migliorare di almeno un ordine di grandezza le prestazioni del rivelatore rispetto ai detectors attuali. Questo avverrà tramite una serie di sfide tecnologiche che avranno una ricaduta in ambiente industriale. Nei seguenti paragrafi si abbozza una lista di settori coinvolti nello sviluppo di tecnologie per ET. .

Settore delle grandi infrastrutture

Ovviamente ET è una innovativa infrastruttura di ricerca, ma è anche una grande infrastruttura civile. Come precedentemente descritto la realizzazione dello scavo, del tunnel sotterraneo, delle sale sperimentali sotterranee e dei laboratori di superficie, a causa delle richieste tecniche estremamente stringenti imposte dagli estremi traguardi scientifici , sarà una sfida tecnologica unica.

Settore della meccanica di precisione

ET è un grande esperimento di precisione in cui la meccanica gioca un ruolo determinante. Per esempio, il sistema di isolamento sismico di ET sarà basato sull’esperienza fatta nel rivelatore Virgo, costruito dall’INFN vicino Pisa. Esso sarà un sistema misto passivo-attivo in cui le caratteristiche meccaniche dei componenti e la capacità di controllo attivo giocheranno un ruolo fondamentale. Einstein Telescope moltiplicherà per sei le necessità di componentistica meccanica rispetto a Virgo con un costo aspettato, per le sole sospensioni, di circa 52M€.

Acciaio, sistemi di vuoto e criogenia

ET sarà il più grande sistema sotto vuoto in Europa. Una grande quantità di acciaio e una serie di innovazioni tecnologiche saranno necessarie per la realizzazione dei tubi a vuoto di ET. Sistemi di pompaggio a basso rumore ed a zero contaminazione saranno realizzati. Impianti di criogenia speciali saranno necessari per portare le ottiche a 10K senza provocare rumore vibrazionale o contaminazione. Il costo previsto di questa impiantistica è di diverse centinaia di M€.

Componenti ottici, fotonica e film sottili

Einstein Telescope sarà composto da sei interferometri; la richiesta di componenti ottici ad alta tecnologia sarà molto importante. C’è una lunga storia di collaborazioni fra il mondo dei rivelatori di onde gravitazionali e industrie italiane in questo settore. Molti componenti ottici sviluppati appositamente per Virgo sono stati prodotti da PMI, grazie alla collaborazione con i fisici di EGO e dell’INFN. Il costo aspettato per l’intero comparto ottico di ET è di circa 157M€.

Elettronica, foto-elettronica, sistemi di controllo e robotica

Einstein Telescope, quale strumento di grande complessità, avrà bisogno di sistemi di acquisizione di dati non solo per gli interferometri, ma per tutto il controllo dei 30 km di galleria e nelle aree circostanti. I dati dovranno essere acquisiti dai più svariati sensori, essere elaborati da intelligenza distribuita e risultare in comandi inviati agli appositi attuatori. Occorrerà fornire tutta la catena di controllo e automazione, che avrà esigenze specifiche, dall’alimentazione ai processori passando dall’elettronica analogica e digitale correlata fino ai circuiti stampati. Inoltre sta crescendo rapidamente il settore dell’optoelettronica e l’Internet of Things, che trovano una naturale applicazione nelle infrastrutture di ET, I sistemi saranno da programmare secondo le più avanzate tecnologie software. Saranno essenziali sistemi di controllo con robot specializzati in grado di manipolare le delicate componenti dello strumento. L’uso della robotica si sta da poco affacciando all’interno del mondo dei rivelatori di onde gravitazionali ed in Italia ci sono le competenze per soddisfare e gestire questo tipo di necessità.

Information and Communication Technology

L’elaborazione dei dati raccolti da ET richiede sistemi di calcolo di avanguardia. E’ prevista la trasmissione in tempo reale di un flusso sostenuto dati verso centri di calcolo dislocati in tutto il mondo. La Sardegna sarà il punto di partenza e di prima gestione di questa grande mole di dati e l’Italia può essere primo punto di approdo in Europa e contribuire alla loro elaborazione oltre che alla loro trasmissione. Attualmente nelle università e istituti di ricerca sardi e italiani si sviluppano soluzioni innovative dedicate al calcolo scientifico di alta prestazione. E’ il proseguimento di una lunga tradizione che ha portato ad avere in Sardegna e in Italia grandi centri di ricerca sul calcolo.La presenza di una cultura dell’innovazione nel calcolo alimentata dalle necessità di ET costituisce un vantaggio per le imprese che potranno disporre delle soluzioni più avanzate collaudate dagli utenti più esigenti. Tali necessità potranno anche creare un indotto con contenuti di alta tecnologia che potrà contribuire all’innovazione anche nelle industrie di settori più tradizionali.