MiniGrail - MiniGrail

MiniGrail
UmístěníHolandsko Upravte to na Wikidata
OrganizaceLeiden University  Upravte to na Wikidata
Styl dalekohleduobservatoř gravitačních vln  Upravte to na Wikidata
webová stránkawww.minigrail.nl Upravte to na Wikidata
[upravit na Wikidata ]

MiniGRAIL je typ rezonanční masové antény,[1] což je masivní koule, která se dříve používala k detekci gravitační vlny. MiniGRAIL je první takový detektor, který používá sférický design. Nachází se na Leiden University v Holandsko. Projekt je řízen Laboratoř Kamerlingh Onnes.[2] Tým z Katedry teoretické fyziky Univerzity Karlovy University of Geneva, Švýcarsko, je také silně zapojen.

Gravitační vlny jsou typem záření, které je emitováno objekty, které mají hmotnost a procházejí zrychlením. Očekává se, že nejsilnější zdroje gravitačních vln budou kompaktní objekty jako neutronové hvězdy a černé díry. Tento detektor může být schopen detekovat určité typy nestabilit v rotujících jednoduchých a binárních neutronových hvězdách a sloučení malých černých děr nebo neutronových hvězd.[3]

Design

Výhodou sférického designu je schopnost detekovat gravitační vlny přicházející z jakéhokoli směru a je citlivý na polarizaci.[4] Když gravitační vlny s frekvencí kolem 3 000 Hz projdou kuličkou MiniGRAIL, bude vibrovat s posuny řádově 10−20 m.[5] Pro srovnání, průřez jednoho proton (jádro a vodík atom ), je 10−15 m (1 fm).[6]

Ke zlepšení citlivosti byl detektor určen k provozu při teplotě 20 mK.[2] Původní anténa pro detektor MiniGRAIL byla koule o průměru 68 cm vyrobená ze slitiny mědi se 6% hliníku. Tato koule měla hmotnost 1150 kg a rezonovala na frekvenci 3250 Hz. Bylo izolováno od vibrací sedmi 140 kg hmotami. The šířka pásma Očekává se, že detektor bude ± 230 Hz.[3]

Během odlévání koule se objevila prasklina, která snížila kvalitu na nepřijatelné úrovně. To bylo nahrazeno 68 cm koulí s hmotností 1300 kg. To bylo vyrobeno ItalBronze v Brazílii. Větší hmota snížila rezonanční frekvence asi o 200 Hz.[7] Koule je zavěšena na lankách z nerezové oceli, ke kterým jsou připevněny pružiny a hmoty tlumící vibrace. Chlazení se provádí pomocí a ředicí lednička.[8]

Testy při teplotách 5 K ukázaly, že detektor má maximální citlivost na deformaci 1.5 × 10−20 Hz−​1⁄2 při frekvenci 2942,9 Hz. Při šířce pásma 30 Hz byla citlivost na napětí vyšší než 5 × 10−20 Hz−​1⁄2. Očekává se, že se tato citlivost zlepší řádově, když bude přístroj pracovat na 50 mK.[4]

Podobný detektor s názvem „Mario Schenberg "se nachází v Sao Paulo. Spolupráce detektorů výrazně zvyšuje pravděpodobnost detekce sledováním náhod.[9]

Reference

  1. ^ Schutz, Bernard (2009-05-14). První kurz obecné relativity (2. vyd.). Cambridge. str.214–220. ISBN  978-0521887052.
  2. ^ A b de Waard, A; et al. (2003). "MiniGRAIL, první sférický detektor". Klasická a kvantová gravitace. 20 (10): S143 – S151. Bibcode:2003CQGra..20S.143D. doi:10.1088/0264-9381/20/10/317.
  3. ^ A b Van Houwelingen, Jeroen (2002-06-24). „Vývoj supravodivé tenkovrstvé Nb cívky pro použití v převodnících MiniGRAIL“ (PDF). Leiden University. s. 1–17. Citováno 2009-09-16.
  4. ^ A b Gottardi, L .; De Waard, A .; Usenko, O .; Frossati, G .; Podt, M .; Flokstra, J .; Bassan, M .; Fafone, V .; et al. (Listopad 2007). "Citlivost detektoru sférických gravitačních vln MiniGRAIL pracujících při 5K". Fyzický přehled D. 76 (10): 102005.1–102005.10. arXiv:0705.0122. Bibcode:2007PhRvD..76j2005G. doi:10.1103 / PhysRevD.76.102005.
  5. ^ Bruins, Eppo (2004-11-26). „Poslouchej, dvě černé díry se střetávají!“. zpráva o inovacích. Citováno 2009-09-16.
  6. ^ Ford, Kenneth William (2005). Kvantový svět: kvantová fyzika pro každého. Harvard University Press. str.11. ISBN  0-674-01832-X.
  7. ^ de Waard, A .; et al. (2005). „Zpráva o pokroku MiniGRAIL 2004“. Klasická a kvantová gravitace. 22 (10): S215 – S219. Bibcode:2005CQGra..22S.215D. doi:10.1088/0264-9381/22/10/012.
  8. ^ de Waard, A .; et al. (Březen 2004). "Ochlazování MiniGRAIL na teploty v mili-Kelvinech". Klasická a kvantová gravitace. 21 (5): S465 – S471. Bibcode:2004CQGra..21S.465D. doi:10.1088/0264-9381/21/5/012.
  9. ^ Frajuca, Carlos; et al. (Prosinec 2005). "Rezonanční měniče pro detektory sférických gravitačních vln" (PDF). Brazilian Journal of Physics. 35 (4b): 1201–1203. Bibcode:2005BrJPh..35.1201F. doi:10.1590 / S0103-97332005000700050.

externí odkazy