Перспективные направления в области создания детекторов гравитационных волн

Перспективные направления в области создания детекторов гравитационных волн

Автор: Охрименко И.П., Кольчевский Н.Н., Петров П.В.

Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp

Статья в выпуске: 3 т.24, 2021 года.

Бесплатный доступ

В работе рассмотрены основные принципы детектирования гравитационных волн. Действующие детекторы гравитационной волны представляют собой модернизированный интерферометр Майкельсона - LIGO-детектор. Одна из технических задач LIGO-детектора - это подавление вибраций в системе и обеспечение высокой статичности отражающих зеркал. Предложено исследовать особенности LIGO-детектора с подвижными зеркалами. Разработано программное обеспечение LIGO-RM, моделирующее работу LIGO-детектора и позволяющее исследовать его параметры и возможности. Основной задачей моделирования является исследование сигнала детектора гравитационных волн с осциллирующими зеркалами. В программе имеется графический интерфейс, позволяющий интерактивно управлять характером движения отражающих зеркал и наблюдать изменения сигнала детектора. LIGO-RM моделирует наличие гравитационной волны заданного типа и позволяет наблюдать ее влияние на результат работы интерферометра LIGO в интерактивном виде и в виде численного результата. Выполнен ряд численных экспериментов, и показаны сигналы детектора при наличии и отсутствии колебаний зеркал. Обсуждаются результаты расчетов и возможность регистрации гравитационных волн с помощью LIGO-детектора с подвижными зеркалами.

Еще

Гравитационные волны, ligo, подвижные зеркала, интерферометр, детектор гравитационных волн

Короткий адрес: https://sciup.org/140290766

IDR: 140290766   |   DOI: 10.18469/1810-3189.2021.24.3.28-45

Список литературы Перспективные направления в области создания детекторов гравитационных волн

  • Maxwell J.C. A dynamical theory of the electromagnetic field // Phil. Trans. R. Soc. Lond. 1865. Vol. 155. P. 459–512. DOI: https://doi.org/10.1098/rstl.1865.0008
  • Heaviside O. A gravitational and electromagnetic analogy. Part I // The Electrician. 1893. Vol. 31. P. 281–282.
  • Heaviside O. A gravitational and electromagnetic analogy. Part II // The Electrician. 1893. Vol. 31. P. 359.
  • Poincaré M.H. Sur la dynamique de l’électron // Rend. Circ. Mat. Palermo. 1906. Vol. 21, no. 1. P. 129–175. DOI: https://doi.org/10.1007/BF03013466
  • Einstein A. Über den Einfluß der Schwerkraft auf die Ausbreitung des Lichtes // Annalen der Physik. 1911. Vol. 340, no. 10. P. 898–908. DOI: https://doi.org/10.1002/andp.19113401005
  • Abraham M. Zur Theorie der Gravitation // Physikalische Zeitschrift. 1912. Vol. 13. P. 1–4.
  • Mie G. Grundlagen einer Theorie der Materie // Annalen der Physik. 1912. Vol. 342, no. 3. P. 511–534. DOI: https://doi.org/10.1002/andp.19123420306
  • Mie G. Grundlagen einer Theorie der Materie // Annalen der Physik. 1913. Vol. 345, no. 1. P. 1–66. DOI: https://doi.org/10.1002/andp.19133450102
  • Nordström G. Zur Theorie der Gravitation vom Standpunkt des Relativitätsprinzips // Annalen der Physik. 1913. Vol. 347, no. 13. P. 533–554. DOI: https://doi.org/10.1002/andp.19133471303
  • Einstein A. Gravitationswellen // Preussische Akademie der Wissenschaften Sitzungsberichte. Part 1. 1918. P. 154–167.
  • Trautman A. Sur la propagation des discontinuités du tenseur de Riemann // CR Acad. Sci. Paris. 1958. Vol. 246. P. 1500–1502.
  • Trautman A. Boundary conditions at infinity for physical theories // Bull. Acad. Polon. Sci., sér. sci. math., astr. et phys. 1958. Vol. 6. P. 403–406.
  • Trautman A. Radiation and boundary conditions in the theory of gravitation // Bull. Acad. Polon. Sci., sér. Sci. math., astr. et phys. 1958. Vol. 6. P. 407–412.
  • Trautman A. On gravitational radiation damping // Bull. Acad. Polon. Sci., sér. Sci. math., astr. et phys. 1958. Vol. 6. P. 627–633.
  • Trautman A. Lectures on General Relativity // Lectures at King’s College London. 1958.
  • Robinson I., Trautman A. Spherical gravitational waves // Phys. Rev. Lett. 1960. Vol. 4. P. 431–432. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.4.431
  • Bondi H. Plane gravitational waves in general relativity // Nature. 1957. Vol. 179. P. 1072–1073. DOI: https://doi.org/10.1038/1791072a0
  • Gravitational waves in general relativity III: Exact plane waves/ H. Bondi [et al.] // Proc. R. Soc. London. Ser. A. 1959. Vol. 251, no. 1267. P. 519-533. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.1959.0124
  • Observation of gravitational waves from a binary black hole merger / B.P. Abbot [et al.] // Phys. Rev. Let. 2016. Vol. 116, no. 6. P. 061102-1–16. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
  • Weber J. Gravitational-wave-detector events // Physical Review Letters. 1968. Vol. 20, no. 23. P. 1307–1308. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.20.1307
  • Gertsenshtein M.E., Pustovoit V.I. On the detection of low frequency gravitational waves // Sov. Phys. JETP. 1962. Vol. 43, no. 2. P. 605–607.
  • Exploring the sensitivity of next generation gravitational wave detectors / B.P. Abbott [et al.] // Class. Quantum Grav. 2017. Vol. 34, no. 4. P. 044001. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6382/aa51f4
  • Weber J. Evidence for discovery of gravitational radiation // Phys. Rev. Lett. 1969. Vol. 22, no. 24. P.1320-1324. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.22.1320
  • Kafka P. Are Weber’s Pulses Illegal? Essay Submitted to Gravity Research Foundation. 1972. 9 p. URL: https://www.gravityresearchfoundation.org/s/kafka.pdf
  • Allen W.D., Christodoulides C. Gravitational radiation experiments at the University of Reading and the Rutherford Laboratory // J. Phys. A Math. Gen. 1975. Vol. 8. P. 1726–1733. DOI: https://10.1088/0305-4470/8/11/007
  • Weiss R. Electromagnetically coupled broadband gravitational antenna // Quarterly Report of the Research Laboratory for Electronics. 1972. No. 105. P. 54–76.
  • LIGO // Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. URL: https://www.ligo.caltech.edu (дата обращения: 29.05.2020).
  • KITP // Kavli Institute for Theoretical Physics. URL: https://www.kitp.ucsb.edu (дата обращения: 01.05.2020).
  • Advanced LIGO // LIGO Scientific Collaboration / LIGO Livingston: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1411/1411.4547.pdf (дата обращения: 01.01.2020).
  • Cervantes-Cota J.L., Galindo-Uribarri S., Smoot G.F. A brief history of gravitational waves // Universe. 2016. Vol. 2, no. 3. P. 22–52. DOI: https://doi.org/10.3390/universe2030022
  • LIGO NEWS // LIGO Suspends Third Observing Run (O3). URL: https://www.ligo.caltech.edu/news/ligo20200326 (дата обращения: 01.04.2020).
  • GW170817: Observation of gravitational waves from a binary neutron star inspiral / B.P. Abbott [et al.] // Physical Review Letters. 2017. Vol. 119, no. 16. P. 161101-1–18. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.119.161101
  • Multi-messenger observations of a binary neutron star merger / B.P. Abbott [et al.] // The Astrophysical Journal Letters. 2017. Vol. 848, no. 2. P. L12. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/aa91c9
  • The Nobel Prize // The Nobel Prize in Physics 2017. URL: https://www.nobelprize.org (дата обращения: 12.12.2019).
  • KAGRA Observatory News // KAGRA Gravitational-wave Telescope Starts Observation. URL: https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/archives/1381 (дата обращения: 25.02.2020).
  • Prospects for observing and localizing gravitational-wave transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA / B.P. Abbott [et al.] // Living Rev. Relativ. 2018. Vol. 21, no. 1. P. 3-1–57. DOI: https://doi.org/10.1007/s41114-018-0012-9
  • Sensitivity studies for third-generation gravitational wave observatories / S. Hild [et al.] // Class. Quantum Grav. 2011. Vol. 28, no. 9. P. 094013. DOI: https://doi.org/10.1088/0264-9381/28/9/094013
  • Laser Interferometer Space Antenna: A proposal in response to the ESA call for L3 mission concepts / K. Danzmann [et al.] // arXiv:1702.00786. 2017. P 1–41.
  • NGO. Revealing a Hidden Universe: Opening a New Chapter of Discovery: Assessment Study Report / O. Jenrich [et al.]. Paris: ESA, 2011. 153 p.
  • The Japanese space gravitational wave antenna – DECIGO / S. Kawamura [et al.] // J. Phys.: Conf. Ser. 2008. Vol. 122. P. 012006-1–8. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/122/1/012006
  • Laser interferometry for the Big Bang Observer / G.M. Harry [et al.] // Class. Quantum Grav. 2006. Vol. 23, no. 15. P. 4887–4894. DOI: https://doi.org/10.1088/0264-9381/23/15/008
  • Cosmic explorer: The U.S. contribution to gravitational-wave astronomy beyond LIGO / D. Reitze [et al.] // Bulletin of the American Astronomical Society. 2019. Vol. 51, no. 7. P 1–12. URL: https://baas.aas.org/pub/2020n7i035
  • Yagi K., Seto N. Detector configuration of DECIGO/BBO and identification of cosmological neutron-star binaries // Phys. Rev. D. 2011. Vol. 83, no. 4. P. 044011-1–14. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.83.044011
  • Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory. Instrument Science White Paper LIGO-T1600119–v4. 2016. 116 p. URL: https://dcc.ligo.org/public/0125/T1600119/004/wp2016.pdf
  • Patent US 10,322,827 B2. High frequency gravitational wave generator / C. Salvatore. Publ. date 18.06.2019. 9 p. URL: https://pdfpiw.uspto.gov/.piw?docid=10322827&SectionNum=1&IDKey=59C80614D29C&HomeUrl=http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2%2526Sect2=HITOFF%2526u=%25252Fnetahtml%25252FPTO%25252Fsearch-adv.htm%2526r=2%2526f=G%2526l=50%2526d=PTXT%2526p=1%2526S1=(2019$.PD.%252BAND%252B%252522LIGO%252522)%2526OS=ISD/2019%252BAND%252B%252522LIGO%252522%2526RS=(ISD/2019%252BAND%252B%252522LIGO%252522) (дата обращения: 01.02.2020).
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp