Einsteinův dalekohled - Einstein Telescope

Tento článek je o detektoru gravitačních vln. Pro rentgenový dalekohled viz Einsteinova observatoř. Budovu observatoře v Postupimi viz Einsteinova věž.
Einsteinův dalekohled
Pojmenoval podleAlbert Einstein  Upravte to na Wikidata
Styl dalekohleduobservatoř gravitačních vln  Upravte to na Wikidata
webová stránkawww.et-gw.eu Upravte to na Wikidata
[upravit na Wikidata ]

Einsteinův dalekohled (ET) nebo Einsteinova observatoř, je navrhovaná pozemní třetí generace gravitační vlna detektor, který v současné době zkoumají některé instituce v EU Evropská unie. Bude schopen testovat Einstein je obecná teorie relativity v podmínkách silného pole a realizovat přesnou astronomii gravitačních vln.

ET je projekt projektové studie podporovaný Evropskou komisí v rámci EU 7. rámcový program (7. RP). Jedná se o studii a koncepční návrh nové výzkumné infrastruktury v nově vznikající oblasti astronomie gravitačních vln.

Motivace

Vývoj současných detektorů gravitačních vln Pokročilá panna a Pokročilé LIGO, tak jako druhá generace detektory, je dobře definován. V současné době byly upgradovány na takzvanou vylepšenou úroveň a očekává se, že jejich návrhové citlivosti dosáhnou v příštích několika letech. LIGO zjištěno gravitační vlny v roce 2015 a Panna spojila tento experimentální úspěch s první gravitační vlnou pozorovanou třemi detektory GW170814 a krátce poté s první detekcí fúze binárních neutronových hvězd GW170817. Citlivost potřebná k otestování Einsteinovy ​​gravitační teorie v podmínkách silného pole nebo k realizaci astronomie přesných gravitačních vln, zejména masivních hvězdných těles nebo vysoce asymetrických (ve hmotě) binárních hvězdných systémech, jde nad rámec očekávaných výkonů pokročilých detektorů a jejich následných upgradů. Například základní omezení citlivosti detektorů druhé generace při nízké frekvenci jsou dána parametrem seismický hluk, související hluk gravitačního gradientu (tzv. newtonovský hluk) a tepelný hluk závěrečné fáze zavěšení a zkušebních hmot.

K obejití těchto omezení je nezbytná nová infrastruktura: podzemní místo pro detektor, které omezuje účinek seismického hluku, a kryogenní zařízení pro ochlazování zrcadel, které přímo snižují tepelné vibrace zkušebních hmot.[1]

Technické skupiny

Projekt ET-FP7 se prostřednictvím svých čtyř technických pracovních skupin zabývá základními otázkami při realizaci této navrhované observatoře: umístění a charakteristiky místa (WP1), návrh a technologie zavěšení (WP2), topologie a geometrie detektoru (WP3), detekce požadavky na schopnosti a astrofyzikální potenciály (WP4).

Účastníci

ET je projekt projektové studie v rámci evropského rámcového programu (FP7). Bylo navrženo 8 předními evropskými experimentálními výzkumnými ústavy s gravitačními vlnami, které koordinuje Evropská gravitační observatoř:[2]

Aktuální design

I když jsou ještě v rané fázi návrhové studie, jsou stanoveny základní parametry.[3]

Jako KAGRA, bude umístěna pod zemí, aby se zmenšila seismický hluk a „šum gravitačního gradientu“ způsobený blízkými pohybujícími se objekty.

Ramena budou dlouhá 10 km (ve srovnání se 4 km pro LIGO a 3 km pro Pannu a KAGRA) a podobně LISA, budou tři ramena v rovnostranném trojúhelníku, se dvěma detektory v každém rohu.

Za účelem měření polarizace příchozích gravitační vlny a vyhnout se orientaci, na kterou je dalekohled necitlivý, jsou vyžadovány minimálně dva detektory. I když by to mohlo být provedeno dvěma 90 ° interferometry navzájem pod úhlem 45 °, trojúhelníkový tvar umožňuje sdílení ramen. Úhel paže 60 ° snižuje citlivost každého interferometru, ale to je kompenzováno třetím detektorem a další redundance poskytuje užitečnou křížovou kontrolu.

Každý ze tří detektorů by se skládal ze dvou interferometrů, jednoho optimalizovaného pro provoz pod 30 Hz a druhého optimalizovaného pro provoz při vyšších frekvence.

Nízkofrekvenční interferometry (1 až 250 Hz) budou používat optiku ochlazenou na 10 K (-261,7 ° F; -263,1 ° C), s výkonem paprsku asi 18 kW v každé dutině paže.[3]:15–16 Vysokofrekvenční (10 Hz až 10 kHz) budou používat optiku pokojové teploty a mnohem vyšší výkon recirkulačního paprsku 3 MW.[3]:15

Prototyp

Prototyp nebo testovací zařízení s názvem ET Pathfinder bude postaveno na Maastrichtská univerzita V Nizozemsku.[4]

Viz také

  • Testy obecné relativity
  • EGO, Evropská gravitační observatoř
  • LIGO, dva detektory gravitačních vln umístěné ve Spojených státech
  • Panna, detektor gravitačních vln nacházející se v Itálii
  • GEO 600, detektor gravitačních vln umístěný v Hannover, Německo
  • Einstein @ Home, dobrovolnický distribuovaný výpočetní program, který pomáhá týmům LIGO / GEO analyzovat jejich data

Reference

  1. ^ Stefan Hild; Simon Chelkowski; Andreas Freise (2008-11-24), Posun k citlivosti ET pomocí „konvenční“ technologie, arXiv:0810.0604, Bibcode:2008arXiv0810.0604H
  2. ^ Účastníci studie ET Design Archivováno 2016-08-15 na Wayback Machine 10. října 2008.
  3. ^ A b C Vědecký tým ET (28. června 2011). Studie koncepčního návrhu dalekohledu Einsteinovy ​​gravitační vlny (Zpráva). ET-0106C-10.
  4. ^ Prototyp Einstein Telescope komt in pand ‘zwarte doos’ in Maastricht

Další čtení

  • Základy interferometrických gravitačních vlnových detektorů Peter R. Saulson, ISBN  981-02-1820-6.
  • Einsteinova nedokončená symfonie autor: Marcia Bartusiak, ISBN  0-425-18620-2.
  • Gravity's Shadow: The Search for Gravitational Waves Harry Collins, ISBN  0-226-11378-7.
  • Cestování rychlostí myšlení Daniel Kennefick, ISBN  978-0-691-11727-0.
  • Konceptuální designová studie teleskopu Einsteinovy ​​gravitační vlny ET-0106C-10.