Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Rácz István RMKI Wigner-Virgo csoport. A gravitációs hullámok és az általános relativitáselmélet  Einstein elmélete: 1916-ban jelent meg az első GH témájú.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Rácz István RMKI Wigner-Virgo csoport. A gravitációs hullámok és az általános relativitáselmélet  Einstein elmélete: 1916-ban jelent meg az első GH témájú."— Előadás másolata:

1 Rácz István RMKI Wigner-Virgo csoport

2 A gravitációs hullámok és az általános relativitáselmélet  Einstein elmélete: 1916-ban jelent meg az első GH témájú tudományos dolgozat  Az áltrel a gravitáció egy geometriai elmélete 2 Az Einstein-egyenletek kapcsolják össze a téridő görbültségét megjelenítő G  Einstein-tenzort az anyag mozgását megjelenítő T  energia-impulzus tenzorral A forrásoktól távol, ahol már gyengék a GH- ok (lineáris közelítés), sugárzási mértékben (T  ~ 0) úgy írhatók le, mint a téridő geometriájának fénysebességgel terjedő változásai. Debrecen, 2013 augusztus 22.

3 A gravitációs hullámok  A téridő geometriájának kicsiny perturbációi  Mértékrögzítés: kétféle polarizációs állapot  h + és h  3  A gravitációs hullámoknak egy körvonal pontjai mentén egyenletesen elhelyezett tömegpontokra kifejtett hatása hh h+h+ Debrecen, 2013 augusztus 22.

4 4  Neutron csillagokból álló kettős (1974)  PSR : egy pulzár és egy sötét társ  Tőlünk kb. 7 KPc távolságban, v max /c ~10 -3  Távolságuk ~ d ʘ, keringési idő ~ 7,75 óra Hulse and Taylor: 1993 Fizikai Nobel-díj  Az áltrel jóslatai értelmében ennek a rendszernek gravitációs hullámokat kell kibocsátania: a keringési időnek csökkennie kell  A jóslatokat 0.2% pontossággal igazolták a megfigyelések Léteznek-e egyáltalán? Debrecen, 2013 augusztus 22.

5 Az interferometria elvén működő detektorok  Mára az ilyen típusú detektoroknak is egy világméretű hálózata alakult ki 5 KAGRA, Kamioke, 3 km, 2.5 gen. GEO, Hannover, 600 m LIGO Livingston, 4 km Virgo, Cascina, 3 km LIGO Hanford, 4 km: 2 ITF ugyanabban a detektorban! A források helyét csak háromszögelési eljárásokkal tudjuk meghatározni A közös mérések: hosszabb megfigyelési időszakok és a hamis észlelések kizárása Debrecen, 2013 augusztus 22.

6 VIRGO • LAPP – Annecy • NIKHEF – Amsterdam • GPG – Birmingham • INFN – Firenze-Urbino • INFN – Frascati • INFN – Genoa •INFN – Perugia • INFN – Pisa • INFN – Roma 1 • INFN – Roma 2 • Univ of Warsav • RMKI - Budapest A Virgo együttműködés tagjai •IPN – Lyon •INFN – Napoli •OCA – Nice •LAL – Orsay •ESPCI – Paris •APC – Paris •INFN – Padova-Trento 6Debrecen, 2013 augusztus 22.

7 A működési elv:  Az árapályerők által okozott relatív hosszváltozások a Michelson-féle interferométerrel hatékonyan észlelhetők 7 E1E1 E2E2 E in 10 2  L 0  10 4 m földi telepítésű detektorok esetén  λ ≈ 300 km – valamilyen „trükköt” kell alkalmazni Fabry-Perot cavity Effektív karhosszúság: Debrecen, 2013 augusztus 22.

8 Az elsőgenerációs detektorok névleges érzékenysége és a potenciális források 8 Debrecen, 2013 augusztus 22.

9 Galaxisok ezrei az ábrán jelölt 50 millió fényévnyi távolságon belül Nagyon kevés a várható esemény: esemény/év (NS-NS) AZ ELSŐ GENERÁCIÓS DETEKTOROK TERVEZETT ÉRZÉKENYSÉGE AKKORA, HOGY A NEUTRONCSILLAG KETTŐSÖK ÖSSZEOLVADÁSÁT MEGFIGYELHESSÉK AKKOR IS, HA AZ A 15MPc TÁVOLSÁGBAN LÉVŐ VIRGO KLASZTERBEN TÖRTÉNIK 9 Debrecen, 2013 augusztus 22.

10 Észlelési távolság (a.u.) Az interferometrikus elven működő detektorok fejlődése:  A Virgo detektor: 2003 A detektor megépítése és üzembe helyezése 2008 Ugyanazon infrastruktúra Elérhető a kívánt pontosság Adatgyűjtés, első mérések 10 év Fizikai felsőkorlátok Debrecen, 2013 augusztus 22.

11 A második generációs detektorok ly Enhanced LIGO/Virgo+Virgo/LIGO Credit: R.Powell, B.Berger Adv. Virgo/Adv. LIGO  Az első generációs detektorok igazolták, hogy a tervezett mérési pontosság elérhető  A második generációs detektorok lehetővé teszik pl.:  A neutroncsillag kettősök összeolvadására vonatkozó érzékenységi határ 20 MPc-ről 200 MPc-re történő növelését  Évente néhány tucat ilyen típusú megfigyelés várható (az SNR még viszonylag alacsony!)  A forgás lassulása több ismert pulzár esetében kimérhető lesz  2-3 ÉV ÉPÍTKEZÉS!!!  Magyar vonatkozás:  Az advanced Virgo Tier0 rendszere a Wigner Adatcentrumban ???  Szeptemberben indulnak az egyeztetések. Debrecen, 2013 augusztus 22.

12 Kifejlesztettük a CBwaves programcsomagot Debrecen, 2013 augusztus Csizmadia Péter, Debreczeni Gergely, Rácz István és Vasúth Mátyás (WIGNER FK): Gravitational waves from spinning eccentric binaries Class. Quantum Grav. 29 (2012) Olyan kompakt összeolvadó kettősök által kisugárzott gravitációs hullámok meghatározását teszi lehetővé, amelyek spinnel és esetleg nagy excentricitással rendelkeznek. A poszt-newtoni formalizmus felhasználásával egyidejűleg határozzuk meg a kettős mozgását (ezt 3.5PN rendig bezárólag), valamint az általuk kibocsátott gravitációs hullámformát (ezt 2PN rendig bezárólag). A kompakt kettősök felfedezésére szakosodott CBC csoport számára olyan hullámforma- bankokat kívántunk kialakítani, melyek képessé teszik a LIGO-Virgo együttműködést az excentrikus, valamint spinnel is rendelkező kettősök, mint források hatékony felismerésére. A kód a LIGO-Virgo kollaboráció által használt LAL/LALsimulation programcsomag szerves részévé vált.

13 3. GENERÁCIÓ?  A GW detektorok fejlődése: (pl. Virgo) 2003 A detektor megépítés e és üzembe helyezése 2008 Same infrastructure A működési elv igazolása 2011 enhanced detectors Same infrastructure Az “advanced” technikák tesztelése 2017 Same infrastructure Advanced detectors Első detektálás 2022 Lényegében változatlan infrastruktúra (  20 év a Virgo esetében, még több a LIGO & GEO600 esetén) Adatgyűjtés, első mérések Precíziós csillagászat kozmológia 13 Észlelési távolság (a.u.) év A jelenleg alkalmazott infrastruktúra határa

14 Miért fontos a gravitációs hullámok észlelése és a gravitációshullám-csillagászat megszületése? visibleInfrared 408MHz WMAP X-ray  -ray GRB GW ?  A kozmoszról kialakított elképzeléseink majdnem teljes egészében az elektromágneses hullámok által közvetített információkon nyugszanak.  A csillagok belsejében zajló extrémen dinamikus folyamatokat csak nagyon áttételesen tudjuk vizsgálni  Az univerzum jelenleg elfogadott modellje értelmében az univerzum 97%-a „sötét” (energia és anyag)  Alig hatnak kölcsön az anyaggal: A forrásoktól induló jelek torzulásmentesen jutnak el a detektorokhoz  Információ az univerzum korai állapotáról? 14 Debrecen, 2013 augusztus 22.

15 0.1mHZ 10mHZ 1 Hz 100HZ 10kHz 4x10 7 M  4x10 5 M  4x10 3 M  40 M  0.4 M  Az f frekvencia / azon feketelyuk kettősök tömege, melyek az összeolvadási frekvenciája f 1 st generation 3 rd generation Adv detectors h (1/ √ Hz) ‏ Credit: B.Sathyaprakash ? eLISA 15 Debrecen, 2013 augusztus 22.

16 16 ~100 m Debrecen, 2013 augusztus 22.

17 Az ET Magyarországon?  2010 április 2-5: A helyszínkiválasztásában résztvevő holland kutatók szeizmológiai méréseket végeztek a Gyöngyösoroszi bányában 17  A Mátra a megvizsgált 11 európai lehetséges helyszín közül a három legesélyesebb között van Debrecen, 2013 augusztus 22.

18 18 „A detektor helyszínének kiválasztása során annak szeizmikus jellemzőinél talán fontosabb szerepet játszik majd a detektort befogadni kész állam kutatóinak, a tudományt finanszírozó szervezeteinek és kormányának összehangolt erőfeszítése.”

19 Az ET megvalósításának időrendje  A kezdési időpont különféle változók függvénye:  A megvalósítási tervek elkészülésének ideje  Az Advanced detektorok első direkt detektálása (2017?)  Különféle hivatalos döntési mechanizmusok ……  A döntés megszületése 2017-re tehető, míg építkezés kezdete várhatóan 2019 lesz 19 Helyszín kiválasztása Az alagutak elkészítése A vákuum- rendszer telepítése Az első detektor megépítése Hangolások és az első mérések A második detektor megépítése Debrecen, 2013 augusztus év!

20 A jelenleg elképzelt formáció  Sematikus ábra 20  A teljes infrastruktúra:  Kezdeti fázis:  1 detektor (2 ITF)  Értelmes fizikai mérések a feljavított advanced detektorokkal együtt  Részleges kiépítettség :  2 detektor (4 ITF)  cross-correlation  A teljes kiépítettség:  3 detektor (6 ITF)  A két polarizációs állapot mérése Credits: S. Hild Debrecen, 2013 augusztus 22.

21 Összefoglalás:  Az első generációs detektorok igazolták, hogy a tervezett érzékenység elérhető  A második generációs gravitációshullám-detektorok:  Advanced Virgo: Lehetőség az első direkt detektálásra  Az első direkt detektálásra való felkészülésben új kereső algoritmusok és módszerek kialakítása  Az érzékenység növelése szeizmológiai zajok kiszűrésével  A gravitációshullám-csillagászat kezdete az ET megépítése utánra várható  Koncepcionális és technikai tervezés  Helyszínkiválasztás: A Mátra az egyik lehetséges helyszín  Minél szélesebb körű részvételre lenne szükség és lehetőség a Virgo és az ET együttműködésekben  WIGNER FK, MME, MTA CSFK, MFGI, ………   rengeteg feladat és lehetőség  21Debrecen, 2013 augusztus 22.

22 Köszönöm a figyelmet 22Debrecen, 2013 augusztus 22.


Letölteni ppt "Rácz István RMKI Wigner-Virgo csoport. A gravitációs hullámok és az általános relativitáselmélet  Einstein elmélete: 1916-ban jelent meg az első GH témájú."

Hasonló előadás


Google Hirdetések