<< 14.1 Opisanie | Oglavlenie | 14.3 Izluchenie GV >>
14.2 Detektirovanie GV
Kak my uvidim nizhe, harakternye bezrazmernye amplitudy GV
ot astrofizicheskih istochnikov (asimmetrichnye vspyshki sverhnovyh,
sliyaniya dvoinyh neitronnyh zvezd i t.d.) sostavlyayut
.
To est' pri prohozhdenii takoi volny
metrovyi sterzhen' izmenyaet svoyu dlinu vsego na
sm, chto v milliny raz men'she komptonovskoi dliny volny protona!
Cherez neskol'ko let tehnologiya eksperimenta pozvolit izmeryat' takie tonkie
effekty.
Princip detektirvaniya GV osnovan na fizicheskom vozdeistvii GV na
probnye tela - na peredachu im impul'sa i energii (tverdotel'nye detektory)
i izmenenii vzaimnogo polozheniya svobodnyh mass (GV interferometry).
Tverdotel'nye detektory stali razrabatyvat'sya s serediny 1960h (Veber, SShA)
i na konec 1999 g. luchshie iz nih imeyut chuvstvitel'nost'
v uzkoi polose chastot 
Gc vblizi 1 kGc. Eti detektory
(govoryat, GV-antenny) kak pravilo predstavlyayut soboi cilindry iz
materialov s vysokim znacheniem dobrotnosti 
(alyuminii, sapfir,
niobii), izolirovanny ot vseh vozmozhnyh vozmushenii zemnogo proishozhdeniya
i ohlazhdeny do kriogennyh temperatur dlya podavleniya teplovyh shumov.
Padayushaya GV vozbuzhdaet v cilindre osnovnuyu modu kolebanii na rezonasnoi
chastote, a smeshenie cilindra registriruetsya chuvstvitel'nym datchikom.
Dostovernyh GV-signalov do sih por etimi antennami ne obnaruzheno.
GV interferometry predstavlyayut soboi dvuhplechevye
interferometry Maikel'sona
(sm. Ris. 14.2), v kotoryh rol' svobodnyh mass
igrayut zerkala, otrazhayushie svet. Zerkala special'nym obrazom
podveshivayutsya, chtoby izolirovat' vneshnie shumy zemnogo
proishozhdeniya (seismicheskie kolebaniya pochvy, tehnogennye shumy i t.d.).
Istochnikom izlucheniya yavlyaetsya moshnyi lazer nepreryvnogo deistviya.
GV s chastotoi, bol'shei chem mayatnikovaya chastota
podveshennyh zerkal 
Gc, smeshaet zerkala otnositel'no drug
druga tak, kak esli by oni byli svobodnymi telami, privodya
k izmeneniyu v raznice dlin plech interferometra
.
Izmeryaemyi na fotodiode vyhodnoi signal pryamo proporcionalen 
.
V nastoyashee vremya stroitsya neskol'ko krupnyh GV-interferometrov
takogo tipa: 2 detektora LIGO v SShA (dlina plech 4.5 km),
detektor VIRGO v Italii (4 km), detektor GEO-600 v Germanii
(600 m), detektor TAMA-300 v Yaponii (300 m). Vvod v stroi pervoi ocheredi
etih unikal'nyh instrumentov ozhidaetsya v 2001-2002 godu.
 |
| Ris. 14.2 Shema GV-interferometra Maikel'sona. Podveshennye zerkala igrayut rol' svobodnyh mass. GV-volna izmenyaet rasstoyaniya mezhdu zerkalami v plechah interferometra, kotoroe vyzyvaet izmenenie interferencionnoi kartiny |
Po sravneniyu s rezonansnymi antennami, interferometry obladayut
vazhnym preimushestvom, poskol'ku oni registriruyut polnyi
signal 
v shirokom diapazone chastot (ot 10 do 1000 Gc),
a rezonansnaya sistema fakticheski izmeryaet tol'ko Fur'e-komponentu signala
na sootvetstvuyushei rezonansnoi chatsote ( kGc).
Ozhidaemaya chuvstvitel'nost' pervyh interferometrov 
okolo chastoty 100 Gc, a vtoraya ochered' etih priemnikov, kotoraya
budet vvodit'sya v stroi cherez neskol'ko let, smozhet registrirovat'
GV s amplitudoi 
.
 |
| Ris. 14.3 Orbita kosmicheskogo interferometra LISA, sostoyashego iz 6 sputnikov. Sami sputniki igrayut rol' svobodnyh mass. |
Chuvstvitel'nost' nazemnyh interferometrov rezko uhudshaetsya
na chastotah nizhe 1 Gc (gl. obrazom iz-za nevozmozhnosti otstroit'sya
ot seismicheskih shumov), poetomu
dlya registracii nizkochastotnyh GV (
Gc),
kotoroe izluchaetsya tesnymi dvoinymi zvezdami v Galaktike ili
pri katastroficheskih sobytiyah v yadrah galaktik so sverhmassivnymi
chernymi dyrami, planiruetsya sozdanie kosmicheskogo interferometra
LISA (sovmestnyi
proekt Evropeiskogo Kosmicheskogo Agenstva i NASA, 
g.)
Rol' svobodnyh mass budut igrat' 6 sputnikov, nahodyashihsya na
special'noi orbite vokrug Zemli (sm. Ris. 14.3). Rasstoyanie
mezhdu kazhdoi paroi sputnikov 5 mln. km.
Ozhidaemaya chuvstvitel'nost' planiruemyh ili stroyashihsya
GV interferometrov privedena na Ris. 14.4. Dlya
harakteristiki chuvstvitel'nosti detektora ispol'zuetsya spektral'naya
plotnost' shuma v edinicah
[Gc]
,
tak chto v polose chastot 
, kotoraya opredelyaetsya tipom
istochnika, minimal'naya velichina registriruemogo
signala (inache, pri otnoshenii signal/shum 1)
. Naprimer, dlya
strogo periodicheskogo istochnika polosa chastot opredelyaetsya
vremenem nepreryvnogo nablyudeniya 
,
i
- chem dol'she my nablyudaem istochnik, tem
men'shie amplitudy signala my mozhem obnaruzhit'. Dlya gruboi
ocenki chuvstvitel'nosti k registracii shirokopolosnogo
signala mozhno polozhit'
. Na etom zhe risunke
pokazano polozhenie nekotoryh harakternyh astrofizicheskih
istochnikov GV (sm. razdel 14.4).
 |
| Ris. 14.4 Spektral'naya plotnost' shuma stroyashihsya ili planiruemyh nazemnyh i kosmicheskih GV-interferometrov v shirokom diapazone chastot. Takzhe pokazany ozhidaemye amplitudy signalov ot nekotoryh astrofizicheskih istochnikov. Ris. iz raboty B.Schutz, Classical and Quantum Gravity, 1999, in press |
<< 14.1 Opisanie | Oglavlenie | 14.3 Izluchenie GV >>
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika
Publikacii so slovami: zvezdy - Mezhzvezdnaya sreda - Kosmologiya - teoreticheskaya astrofizika - astrofizika | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
