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Fisica Fondamentale nello Spazio

Il Progetto Fisica Fondamentale nello Spazio è basato sull’analisi orbitale del satellite inseguito via laser LARES (LAser RElativity Satellite), progettato dal nostro gruppo e lanciato con successo dall’Agenzia Spaziale Italiana nel 2012, e di altri tre satelliti: LAGEOS 1, LAGEOS 2 e il futuro LARES 2 (pronto per il lancio dell’Agenzia Spaziale Italiana e European Space Agency a maggio 2022). Il Progetto FISP ha come obiettivo il raggiungimento di un insieme di prove sperimentali della relatività generale tra cui la misura del fenomeno del trascinamento dei sistemi inerziali (frame-dragging) con un’accuratezza mai raggiunta prima vicina a una parte su mille, e di altri test come il principio di equivalenza che nella sua forma debole è alla base della grande maggioranza delle teorie gravitazionali viabili. Un errore così piccolo nella misura del frame-dragging servirà a mettere limiti di validità su teorie alternative alla relatività generale, quali la teoria gravitazionale di Chern-Simons proposta per spiegare la quintessenza e l’accelerazione nell’espansione dell’universo, equivalente a teorie delle Stringhe di tipo II (heterotic). Per un confronto con altri esperimenti, si pensi che la costosissima missione spaziale GRAVITY-PROBE B della NASA, che avrebbe dovuto misurare l’effetto di frame-dragging con un errore di qualche parte su mille, ha pubblicato una misura dello stesso effetto raggiungendo soltanto un errore di circa il 20%.

Fig. Schema della missione LARES 2. L’orbita con inclinazione supplementare rispetto a quella di LAGEOS 1 permetterà di eliminare il grande trascinamento del piano orbitale dovuto alle perturbazioni gravitazionali classiche (CL) lasciando solo il piccolissimo effetto relativistico dovuto alla rotazione della Terra LT o effetto Lense-Thirring

Ignazio Ciufolini

Claudio Paris

  1. Ciufolini, A. Paolozzi, E.C. Pavlis, G. Sindoni, J. Ries, R. Matzner, R. Koenig, C. Paris, V. Gurzadyan and R. Penrose. An improved test of the general relativistic effect of frame-dragging using the LARES and LAGEOS satellites. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, vol. 79, 872 (2019). DOI: 10.1140/epjc/s10052-019-7386-z
  2. Ciufolini, R. Matzner, A. Paolozzi, E.C. Pavlis, G. Sindoni, J.  Ries, V.  Gurzadyan, and R. Koenig, Satellite laser-ranging as a probe of fundamental physics. SCIENTIFIC REPORTS-NATURE, 9, 1-10 (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-52183-9
  3. Ciufolini, A. Paolozzi, E.C. Pavlis, R. Koenig, J. Ries, V. Gurzadyan, R. Penrose, G. Sindoni, C. Paris, H. Khachatryan, S. Mirzoyan, A test of general relativity using the LARES and LAGEOS satellites and a GRACE Earth gravity model: Measurement of Earth’s dragging of inertial frames. EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 76, 120 (2016) DOI: 10.1140/epjc/s10052-016-3961-8
  4. Paolozzi, G. Sindoni, F. Felli, D. Pilone, A. Brotzu, I. Ciufolini, E.C. Pavlis and C. Paris, Studies on the materials of LARES 2 satellite. JOURNAL OF GEODESY, 1-10 (2019). DOI: 10.1007/s00190-019-01316-z