WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«В.П. Митрофанов, Л.Г. Прохоров, С.Е. Стрыгин, Ф.Я. Халили Кафедра физики колебаний, физический факультет МГУ Москва, 20 сентября 2016 C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 ...»

Прямое детектирование гравитационных волн

В.Б. Брагинский, И.А. Биленко, C.П. Вятчанин, М.Л. Городецкмй,

В.П. Митрофанов, Л.Г. Прохоров, С.Е. Стрыгин, Ф.Я. Халили

Кафедра физики колебаний, физический факультет МГУ

Москва, 20 сентября 2016

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 1 / 34

Outline

Прямое детектирование гравитационных волн

Немного истории

Какие смещения?

Квантовые шумы

Вклад группы В.Б. Брагинского

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 2 / 34 Прямое детектирование гравитационных волн Немного истории Какие смещения?

Квантовые шумы Вклад группы В.Б. Брагинского C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 3 / 34 14 сентября 2015 Первое прямое детектирование ГВ: GW150914 14 сентября 2015 г. в 5:51 утра EST (13:51 МСК) в США на двух детекторах-близнецах LIGO (Laser Interferometric Gravitational Observatory) в Ливингстоне (Луизиана), и в Хэнфорде (Вашингтон) .

Обсерватория LIGO построена и эксплуатируется Калифорнийским и Массачусетским технологическими институтами (Caltech и MIT) .

Финансируется NSF (США) .

Опубликовано в Physical Review Letters 116 (2016) 061102 от имени LSC (LIGO Scientic Collaboration), включающей коллаборации Virgo (Италия, Франция), GEO (Германия и Великобритаения), KAGRA (Япония) и Австралийский консорциум интерферометрической гравитационной астрономии .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 3 / 34 1-ый сигнал: Phys.Rev.Lett. v.116, 061102 (2016) Figure: По строкам: 1) записи на детекторах в Хэнфорде и Ливингстоне, 2) записи пропущенные через фильтр 35 - 350 Гц, 3) что осталось после фильтра .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 4 / 34 Источник события 1: слияние двух черных дыр Mассы чёрных дыр 29 M, 36 M За доли сек. 3M превратились в ГВ 1,3 миллиарда лет назад Внизу: эфф. расстояние в единицах радиуса Шварцшильда Rc = 2GM/c 2 и эфф. скорость 1/3 v /c = GMf /c 3 C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 5 / 34 Надежность обнаружения события 1: 5.1 Figure: Поиск событий среди двойных слияний. Хвост (черный) – из-за случайных совпадений GW150914 на одном детекторе со случайным шумом на другом .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 6 / 34 26 декабря 2015. Phys.Rev.Lett. v.116, 061102 (2016) Второе прямое детектирование ГВ: GW151226 Figure: Записи на детекторах в Хэнфорде и Ливингстоне по строчкам: 1 – оригинальные записи и они же, пропущенные через фильтр 30 - 600 Гц, 2 – отношение сигнала к шуму, как функция времени интегрирования .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 7 / 34 Источник события 2: слияние двух черных дыр Моделирование Figure: Результат моделирования гравитиционного сигнала .

Mассы чёрных дыр 14. M, 7.5 M. За доли сек. 1M превратились в ГВ на расстоянии 440 Мпс от Земли (около 1,3 млрд св. лет) C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 8 / 34 Схема антенны aLIGO Figure: Схема лазерных интерферометров aLIGO. Узкие пики: калибровка (33–38, 330, and 1080 Гц), моды упругих колебаний нитей подвеса (500 Гц и гармоники), 60 Гц (и гарммоники) электропитания .

–  –  –

Вклад группы В.Б. Брагинского C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 10 / 34 Исторический экскурс Джеймс Максвелл (1831 – 1879) Уравнения Максвелла (1864) предсказывают электромагнитные волны .





Генрих Герц – первые опыты (1885 – 1889), э.м. волны существуют!

Александр С. Попов (1905) – открытие радио (приемник – передатчик) .

Гравитационное взаимодействие слишком слабое На Земле невозможен опыт с приемником и передатчиком .

Остается возможность регистрации ГВ от космологических катастроф:

Взрывы сверхновых .

Слияние двух черных дыр, двух нейтронных звезд, черной дыры с нейтронной звездой .

.. .

1993 г. Нобелевская премия (Рассел Халс и Джозеф Тейлор) Открытие гравитационных волн по изменению частоты двойных пульсаров .

Это косвенное подтверждение существования грав. волн C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 10 / 34 Ты помнишь, как все начиналось.. .

Твердотельные антенны (1970 – 1990)

–  –  –

М.Е. Герценштейн, В.И. Пустовойт, ЖЭТФ 43, 605 (1962) C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 12 / 34 Современная лазерная гравитационная антенна Схема и вид 1992 г. Kip Thorne, Ronald Driver (CIT) and Rainer Weiss (MIT) предложили LIGO (Laser Inteferometric Gravitational Observatory) .

–  –  –

LIGO: две антенны (4 км) 1992 г. гр. В.Б.Брагинского начала сотрудничать с LIGO .

2002 г. Initial LIGO: S1 (scientic run), начаты записи детектируемого сигнала .

2010 г. остановка Initial LIGO, начат переход на Advanced LIGO .

2015 г. инженерный и научный запуск Advanced LIGO

–  –  –

Cryogenic KAGRA (Japan) зеркала при криогенной температуре .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 17 / 34 Прямое детектирование гравитационных волн Вклад группы В.Б. Брагинского C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 18 / 34 Масштаб От Земли до атома

–  –  –

Флуктуации поверхности зеркал LIGO: средняя координата лазерного пятна D = 6 см флуктуирует за время

0.01 c Xтепл. 1019 м Это почти почти во столько же раз меньше размера атома, во сколько атом меньше апельсина. Это измеримо!

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 18 / 34 Что мы можем измерять?

В.Б. Брагинский, В.И. Панов, В.Д. Попельнюк, 1981

Сверхпроводящий емкостной датчик, зазор 4 микрона:

–  –  –

Вклад группы В.Б. Брагинского C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 20 / 34 Квантовые шумы Соотношение неопределенностей xизм pвозм При непрерывном квантовом измерении координаты прибор возмущает импульс вносит дополнительные шумы .

Стандартный квантовый предел (В.Б. Брагинский, 1968) .

Цель aLIGO достичь СКП и, возможно, преодолеть.. .

Нужна циркулирующая в плечах мощность:

–  –  –

Вклад группы В.Б. Брагинского C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 21 / 34 В LIGO группа В.Б. Брагинского работает с 1992 г .

Сотрудники группы (кафедра физики колебаний физфака МГУ):

проф. В.П. Митрофанов (нынешний руководитель коллектива) проф. И.А. Биленко проф. С.П. Вятчанин проф. М.Л. Городецкий проф. Ф.Я. Халили доц. С.Е. Стрыгин асс. Л.Г. Прохоров Cтуденты, аспиранты и тех .

персонал кафедры .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 21 / 34 Кварцевые маятники C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 22 / 34 Шумы подвеса C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 23 / 34 Подвес “в полный рост” (aLIGO) C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 24 / 34 Электрические заряды на кварцевых побных массах C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 25 / 34 Эволюция распределения зарядов на зеркалах aLIGO C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 26 / 34 Тепловые шумы поверхности зеркал aLIGO C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 27 / 34 Множество различных тепловых шумов поверхности зеркал aLIGO... таки разобрались!

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 28 / 34 Из чего делать зеркала aLIGO?

Группа физфака МГУ доказала, что кварц шумит меньше сапфира .

“Открыты” термоупругие и терморефрактивные шумы, их причина фундаментальные термодинамические флуктуации температуры .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 29 / 34 2001 г.: предсказано явление параметрической неустойчивости в интерферометрах Параметрическая неустойчивость – нежелательное возбуждение оптических мод интерферометра и механических мод зеркал при большой мощности светового излучения. Планируемая циркулирующая мощность – до 800кВт Разрабатываются методы подавления .

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 30 / 34 Стандартный квантовый предел (СКП)

–  –  –

Квантовый измеритель скорости (прототип в Глазго, 2016) C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 32 / 34 Да здравствует российская наука!

C.П. Вятчанин (Физфак МГУ) Грав. волны... 20 сентября 2016 33 / 34






Похожие работы:

«Северо-Осетинский институт гуманитарных и социальных исследований им. В. И. Абаева – филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Федерального научного центра "Владикавказский научный центр Российской академии наук" ИЗБРАННОЕ.АРХЕОЛОГИЯ, ЭТНОГРАФИЯ,...»

«Муниципальный этап Всероссийской олимпиады школьников в Красноярском крае 2016-2017 учебном году 10-11 классы 1 тур (80 баллов) время на выполнение 90 минут Фамилия, имякласс_ Задание1. Расположите события...»

«Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшеГо проФессиональноГо образования российская академия правосудия м. и. ивашко ИсторИя (с древнейших времен до конца XVIII века) учебное...»

«ИСТОРИЧЕСКИЕ НАУКИ И АРХЕОЛОГИЯ УДК 930.25 ББК 79.3 История архивного дела на Алтае по материалам Государственного архива Алтайского края (XVIII — начало XX в.) А.С. Щетинина Алтайский государственный университет (Барнаул, Росси...»

«АКАДЕМИЯ НАУК СССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ВОСТОКОВЕДЕНИЯ Ленинградское отделение ПИСЬМЕННЫЕ ПАМЯТНИКИ И ПРОБЛЕМЫ ИСТОРИИ КУЛЬТУРЫ НАРОДОВ ВОСТОКА XIX ГОДИЧНАЯ НАУЧНАЯ СЕССИЯ ЛО ИВ АН СССР (доклады и сообщения) Часть I Издательство Наука Главная редакция восточной литературы Москва 1986 the eighteenth century* Cam...»

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ СБОРНИК НАУЧНЫХ СТАТЕЙ Лучшие работы студентов "НИРС ФМО 2018" Минск, 2018 Редакционная коллегия: Шадурский Виктор Геннадьевич, доктор истори...»

«Д.В. Трубицын КУЛЬТУРНЫЙ ДЕТЕРМИНИЗМ В КОНЦЕПЦИИ МОДЕРНИЗАЦИИ: ФИЛОСОФСКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Статья опубликована в журнале Вопросы философии, 2009, № 8, с . 39–55 При наиболее общем взгляде на концепцию модернизации (условно – совокупность теорий исторической...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.