Il progetto, pubblicato su Science e firmato da GSSI, Google DeepMind e Caltech, introduce il metodo Deep Loop Shaping che rende i rivelatori di onde gravitazionali fino a cento volte più sensibili
L’AQUILA – Dalle fusioni di buchi neri alle collisioni tra stelle di neutroni, fino ai processi che danno origine a elementi pesanti come oro e platino: una nuova tecnologia renderà più chiara l’osservazione di questi fenomeni estremi, con un contributo decisivo del Gran Sasso Science Institute.
Si chiama Deep Loop Shaping ed è un metodo di intelligenza artificiale sviluppato da Google DeepMind in collaborazione con il GSSI dell’Aquila e il California Institute of Technology (Caltech). Questo approccio riduce in modo significativo il cosiddetto rumore di controllo, uno dei principali limiti degli osservatori di onde gravitazionali come LIGO negli Stati Uniti, Virgo in Italia e, in prospettiva, il futuro Einstein Telescope europeo.
Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Science e porta la firma anche di Jan Harms e Tomislav Andric, rispettivamente professore e ricercatore del GSSI. Entrambi sono inoltre associati all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), che gestisce i Laboratori Nazionali del Gran Sasso e rappresenta un punto di riferimento mondiale nella ricerca in fisica delle astroparticelle.
I test condotti sull’interferometro LIGO di Livingston (Louisiana) hanno dimostrato che Deep Loop Shaping può ridurre il rumore da 30 a 100 volte, aumentando sensibilmente la capacità di rilevazione e permettendo di catturare segnali finora al limite della rivelabilità.
“Abbiamo dimostrato che il machine learning può governare in tempo reale strumenti tra i più delicati mai realizzati – sottolinea Andric –. Con Virgo ed Einstein Telescope sarà possibile sfruttare appieno la sensibilità dei rivelatori e osservare eventi che oggi restano invisibili”.
Gli interferometri come LIGO e Virgo misurano variazioni di distanza infinitesimali, paragonabili a una frazione del diametro di un protone, prodotte dal passaggio delle onde gravitazionali. Il controllo degli specchi sospesi è però delicatissimo: se troppo debole, il segnale si perde; se troppo forte, il rumore copre le informazioni. Deep Loop Shaping risolve questo problema con un algoritmo che, grazie a simulazioni dettagliate, “impara” la strategia ottimale per mantenere stabile il sistema e ridurre il disturbo.
Dal 2015, anno della prima rivelazione, le onde gravitazionali hanno aperto una nuova era nell’astrofisica, consentendo di studiare la formazione di buchi neri, gli scontri tra stelle di neutroni e i processi che generano gli elementi più pesanti dell’universo. Con questo nuovo metodo, i segnali potranno essere registrati più spesso e con maggiore chiarezza, migliorando la qualità dei dati e ampliando la nostra conoscenza del cosmo.
Oltre all’astrofisica, la tecnologia sviluppata ha potenziali applicazioni anche in altri campi che richiedono controlli ad altissima precisione: dalla robotica alla produzione di microchip, fino alla navigazione spaziale. Un risultato che rafforza il ruolo del GSSI e dell’INFN come protagonisti della ricerca scientifica internazionale.
