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SENSORI MECCANICI PER LA MISURA DI RUMORE NEWTONIANO

Il programma di ricerca parte dai sensori inerziali di posizione e di accelerazione monolitici sviluppati dal gruppo di Fisica Applicata dell’Università di Salerno, attualmente utilizzati per test di misura di rumore sismico e di controllo nell'ambito del rivelatore interferometrico di onde gravitazionali Virgo (Cascina), in ambito geofisico (miniera di Sos Enattos) con banda di misura (0,0000001 Hz - 100 Hz) e sensibilità previste da 10-8 a 10-14 m/sqrt(Hz), definibili in base alla tipologia di sistema di lettura del segnale meccanico, ma anche per applicazioni e sperimentazioni più limitate in termini di prestazioni in altri ambiti, tra cui quello civile (monitoraggio di edifici), dei beni culturali (monitoraggio di monumenti di interesse internazionale come l'Arco di Traiano a Benevento), ecc. Al fine di adattare e finalizzare tali sensori alla misura di rumore newtoniano, si procederà alla progettazione, simulazione, realizzazione e test di un sensore meccanico monolitico con sensibilità dell’ordine di 10^-12 m/sqrt(Hz) nella banda 1 mHz - 10 Hz con readout ottico laser, quest'ultimo importante non solo per migliorarne la sensibilità, ma anche per migliorarne l'immunità ai rumori ambientali, garantendo la possibilità di una sua utilizzazione in ultra alto vuoto (UHV). Per conseguire tali specifiche e procedere alla sperimentazione finalizzata alla misura di rumore newtoniano, il programma di ricerca sarà suddiviso in tre fasi: - disegno, simulazione ed ottimizzazione di sensori inerziali monolitici; - realizzazione, test e calibrazione dei sensori inerziali monolitici; - test sperimentali di misura. La prima fase consisterà nella progettazione e simulazione di un sensore inerziale monolitico con particolare attenzione alla minimizzazione degli accoppiamenti tra i diversi gradi di libertà ed agli accoppiamenti causati da variazioni di temperatura, che possono rivelarsi critici nella taratura ed utilizzazione del sensore in bassa frequenza. Inquesta fase sarà anche sviluppato un sistema di calibrazione del sensore per l'abbassamento della frequenza naturale di progetto ai valori di frequenza richiesti dalla specifica utilizzazione. Sarà, inoltre, sviluppato uno specifico readout ottico laser di sensibilità, ampiezza di banda ed immunità ai rumori ambientali, adeguate alle specifiche. La seconda fase consisterà nella realizzazione e test del sensore inerziale monolitico. In particolare, saranno effettuati test di sensibilità in laboratorio ed in siti opportunamente scelti, in modo da valutarne i punti critici, con particolare attenzione agli accoppiamenti termici, acustici ed elettromagnetici ambientali. I risultati scientifici ottenuti porteranno alla definizione di un primo prototipo operativo di sensore inerziale monolitico per la misura di rumore newtoniano. La terza fase, finale, prevederà l'effettuazione di misure finalizzate alla validazione dei modelli teorici di rumore newtoniano. Tale fase, sarà necessariamente effettuata sul sito del rivelatore interferometrico di onde gravitazionali Virgo, al fine di potere correlare le misure effettuate con i segnali di uscita del rivelatore stesso.