Előadást letölteni
Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon
1
Gravitációshullám-detektorok
Kísérleti mag- és részecskefizikai szeminárium Barta Dániel 2012. október 3.
2
Mi is az a gravitációshullám?
Időben változó tömegeloszlások hullámok Kis zavarok a téridőben, melyek relatív megnyúlást okoznak Fénysebességgel terjednek Létezésük az elmélet szükségszerű következménye Közvetlenül még nem sikerült gravitációs hullámot detektálni Új, az EM-től független információhordozó közeg Elméleti jóslat 1916-ban (A. Einstein)
3
Gyengetér-megoldás: A gravitációshullámok elmélete
Az Einstein-egyenlet: metrikus-tenzor energia-impulzus tenzor Ricci-tenzor Ricci-skalár Gyenge gravitációs tér esetén:
4
Gyengetér-megoldás: A gravitációshullámok elmélete
1) Linearizálás: 2) Hilbert-Lorenz-mérték: Hullámegyenlet Polarizációk: A hullám „+” és a „×” irányú polarizáció torzító hatása
5
A gravitációs sugárzás közvetett bizonyítékai
Hulse Taylor PSR jelzésű kettős rádiópulzár Periodikus moduláció Kettős neutroncsillag GH kibocsájtás Pálya zsugorodása Tökéletes egyezés a ált.rel. jóslattal! Fizikai Nobel-díj, 1993
6
Gravitációshullám-csillagászat
A gravitációshullámok egyedi információt közvetítenek feketelyukakról, neutroncsillagokról, szupernóvákról, az univerzum korai fejlődéséről, és a gravitációról magáról… Habár, rendkívül gyengék vagy ritkák… Tipikus megnyúlás a Földön: h ~ 10−21 0, ~ a hidrogénatom átmérőjével!
7
Gravitációshullámok megfigyelésének céljai
Az általános relativitáselmélet vizsgálata: Hullámterjedés sebessége (késés a „burst”-ök beérkezési idejéhez képest) A sugárzási tér jellemzése (GH források sugárzásának polarizációja) Az általános relatívitáselmélet részletes vizsgálata („chirp”-hullámformák) Fekete lyukak és erős gravitációs-mezők (BH összeolvadás és lecsengés) Gravitációshullám-csillagászat (megfigyelés, populáció, tulajdonságok): Kompaktkettős bespirálozása GH-k és gamma-sugár kitörések kapcsolatai Fekete lyuk képződés Az újonnan képződött neutroncsillag (lecsengése az első évben) Pulzárok és a gyorsan forgó neutroncsillagok Sztochasztikus háttér + Ismeretlen fizikai jelenségek, folyamatok!
8
Gravitációshullám-detektorok
Rezonátor-tömeg detektorok Interferometrikus detektorok A GH árapalyerő hatását méri félmerev testeken. Történelmileg az első próbálkozások GH-k detektálására egyetlen nagy teszt tömegen kifejtett árapályerő mérését célozta meg. Viszonylag keskeny a rezonanciafrekvencia, kb. 10 Hz körül érzékeny a detektor. A fluktuációkat mér két szabad test közötti fényútban. Újabb generáció: modern technikai megoldások tették lehetővé, nagyfokú az izoláció. Szélesebb tartományban, 10 Hz-10 kHz között érzékeny. Joseph Weber és GH-antenája,1966.
9
Michelson-féle lézer interferométer
bemeneti teszttömeg ~ 15 kW teszttömeg ~ 6 W hátsó teszttömeg nyalábosztó erősítő tükör dark port fotodióda lézer A kb. 2-4 km Fabry-Perot karokról visszaérkező fény fáziskülönbségéből kimutatható a GH hatása. = 1 m hullámhosszú lézer világítja meg.
10
EGO VIRGO (European Gravitational Observatory)
Galilei és a kövek Pisától 13 km-re, Cascinában található A francia CNRS és olasz INFN kollaboráció Több mint 250 kutató: francia, olasz, holland, lengyel és magyar 3 km 3 km 3 km hosszú interferométer karok Többszörös fényút 120 km effektív optikai úthossz Nd:YAG dióda pumpálta lézer világítja meg, = 1064 nm Érzékenység 10 Hz -10 kHz-en
11
LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)
13
A tükör tesztelése
14
Vibrációs izoláció Súlyok „kötegein” és csillapított rugókon tartott optikai táblák A huzalokra felfüggesztetés további izolációt biztosít a tükröknek A Virgo+ és LIGO+ detektorhoz aktív izolációt is felszerelnek
15
Alapvető zajforrások Frekvenciaérzékenyégi tartomány: ~ 40 – 2000 Hz
• Ha egy detektor nem tökéletesen hangolt, más zajforrások könnyen elnyomhatják a GH-jelet
19
Gravitációshullám források
Tipikus „chirp”-jel: Forrástípusok és detektorok: Jelalakok:
Hasonló előadás
© 2024 SlidePlayer.hu Inc.
All rights reserved.