Гравитационные волны в ОТО и проблема их обнаружения - Бичак И.
Скачать (прямая ссылка):
Опуская детали анализа процессов в этом приемнике, которые можно найти в [267], приведем оценку амплитуды (п±2) рождающейся гармоники, если амплитуда накачки была и0:
Un±2~ Ч2 Tu0COn t(i)gt.
В [267] используется идея одновременного присутствия двух
258І резонансов — простого «механического» для квадрупольной моды цилиндра: и «акусто-гравитационного синхронизма», что приводит к квадратичному во времени росту эффекта. Нелинейный акустический параметр Г для полупроводниковых материалов с электронным механизмом нелинейности может достигать величины — IO3, так что при cog~105, CDlt^lO9 коэффициент преобразования по сравнению с электромагнитным вариантом детектора возрастает в Г (con/cog) ~ IO7 раз!
Чувствительность, однако, как и в простейшем случае, определяется броуновским шумом квадрупольной (поперечной) моды: цилиндра. При условии Kxvb
Imin- (с*18пО)кТ[т(о8<Э»11Щ-%
г] — множитель, определяющий выигрыш в отношении сигнала к шуму, связанный с флуктуационным характером поляризации броуновских колебаний цилиндра (случайность ориентации моды по углу), в противоположность фиксированной поляризации гра» витационной волны. Ориентируясь на достигнутый в лаборатории (не предельный) уровень, положим г]/Qlt==IO"^, остальные параметры примем такими: R=0,15 м, T=0,2 К, т=103 кг, тогда за время наблюдения ~ 1 с (всплески излучения из космоса) получим /щіп~ IO-3 Дж/с м2. Если возможно длительное накопление, то /min< IO"3 Дж/см2.
Все разобранные выше примеры в основном были вариантами ротационного гетеродинного детектора, где характерно наличие круговой частоты осцилляций или вращения. Несомненно, можно представить себе гетеродинный приемник только на продольных колебаниях: например, веберовский цилиндр из нелинейного акустического материала, или магнитострикционного, в котором различные моды связаны между собой. Возбуждение одной из мод накачкой вместе с гравитационным излучением приводило бы к возбуждению комбинационных мод. Основные соотношения, полученные для приемников ротационного типа, сохранили бы свою силу и здесь.
Интересно, что почти во всех приведенных примерах, независимо от диапазона частот, разумная граница чувствительности лежит вблизи значения Ю-3 Дж/см2 с, примерно там же, где у лучших вариантов веберовских антенн второго поколения. Этот факт лишний раз подчеркивает то обстоятельство, что гетеродинные приемники не дают улучшения отношения сигнала к броу* новскому шуму основной моды. Они лишь обеспечивают увеличение коэффициента преобразования, т. е. большую абсолютную величину сигнала на выходе детектора. Это важно, так как облегчает последующую обработку выходного сигнала электроникой умеренного качества. Наоборот, в приемниках веберовского типа
259І центр тяжести перенесен именно на шумовые качества регистрирующего датчика, который должен поднять слабый сигнал до уровня доступного обработке и измерению.
В целом гетеродинные приемники из-за сложности вряд ли будут участвовать в ближайшей программе поиска гравитационных волн. Хотя не исключено применение связок типа вращающейся гантели в космосе для гравитационного излучения на пуль-сарных частотах и ниже. Скорее можно ожидать участия приемников этого класса в лабораторных экспериментах типа опыта Герца. ЛИТЕРАТУРА
1. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. M.: Наука, 1973.
2. Ми з н ер Г., Торн К., Уилер Дж. Гравитация. M.: Мир, 1977.
3. ВейнбергС. Гравитация и космология. M.: Мир, 1975.
4. Логунов А. А. Лекции по теории относительности (современный анализ проблемы). M.: Изд-во Моск. ун-та, 1983.
5. Ф о к В. А. Теория пространства времени и тяготения. M.; Физматгиз, 1961.
6. Мёл л ер К. Теория относительности. M.: Мир, 1975.
7. Schouten J. A. Ricci-Calculus. An Introduction to Tensor Analysis and its Geometrical AppL B., 1954.
8. General Relativity and Gravitation (One Hundred Years after the Birth of Albert Einstein). N. Y., 1980.
9. Траутмйн Ay/Эйнштейновский сборник. M.: Наука, 1967. С. 302—327. 10. Bicak J.//Relativity and Gravitation. N. Y., 1971. P. 47—71. П.Зельдович Я. Б., Новиков Н. Д., Теория тяготения и эволюция
звезд. M.: Наука, 1971.
12. Brauer R. A. Graviational Perturbation Theory and Synchrotron Radiation. В., 1975.
Stewart J., Walker H.//Proc. Roy. Soc. A. 1974. V. 341. P. 49—54.
13. Thorn e K. S.//Rev. Mod. Phys. 1980, V. 52. P. 299—303.
14. Гри щук Л. П.//УФН. 1977. Т. 121. С. 629—639.
15. Schutz В. F.//Classical General Relativity, eds. W. В. Bonnor, С. Islam, M. A. H. MacCallum. Cambridge., 1984. P. 209—214.
16. Ashtekar A.//General Relativity and Gravitation. Dordrecht, 1984. P. 37-51.
17. Taylor J. H., Fowler L. H, McCulloch P. H.//Nature. 1979. V.227. P. 437—441.
Taylor J. H., Weisber g J. M.//Astrophys. J. 1982., У. 253. P. 908—925.
18. Peters P. C., Mathews J.//Phys. Rev. 1963. V. 131. P. 435—447.
19. Брагинский В. Б.//УФН. 1965. T 83. С. 433—444.
20. Douglass D. H., Braginskij V. B.//General Relativity (An Einstein centenary survey). Cambridge., 1979. P. 90—105.
