Астрофизика, кванты и теория относительности - Каррелли А.
Скачать (прямая ссылка):
Группа из Мэриленда также создала криогенную антенну [47], но пока имеются лишь предварительные данные (рис. 7.3).
Взгляд на табл. 9.1 показывает, что единственными экспериментами, действительно более чувствительными, чем веберовский, которые проводились длительное время и все данные которых соответствующим образом анализировались, являются эксперименты групп «Белл телефон» — Рочестер и Фраскати — Мюнхен.
Оба этих эксперимента не исключают возможности, что многие малые импульсы обусловлены гравитационными волнами с интенсивностью порядка 10—20 GPU. Вебер заявил, что он использовал для анализа данных очень чувствительный алгоритм.
Ясно, что для решения этой проблемы должны быть проведены эксперименты с / < I GPU. Такие эксперименты позволят впервые исследовать верхнюю часть диаграммы, представленной на рис. 3.2, т. е. область, где, согласно современным астрофизическим представлениям, ожидается существование некоторых источников всплесков гравитационных волн.
9.2. Подготавливаемые эксперименты
Перейдем теперь к экспериментам, которые подготавливаются, и начнем с рассмотрения тех, которые могут привести к появлению данных через два-три года (табл. 9.2).
7. Поиск гравитационных волн
375
Таблица 9.2
Подготавливаемые эксперименты
Исследо- вательская группа Тип антенны Часто- та, Гц Датчик X* I I о *8* 03 О) At* * 55 Расчетная чувстви- тельность, GPU
Луизиана Цилиндр из Al 800 Сверхпроводящие аксе- 4,2 О I О 4800 < 1
Мэриленд Цилиндр из Al 1755 лерометры Резонансная емкость 4,2 3 • IO-3 130 0,02
Москва Монокристалл сапфира 30 000 Параметри- ческий усилитель 1,4 (1,5-10-15) 1 < 1
Рочестер Кристалл кремния 19 000 сквид 1,4 ND О I со 4,9 0,13
Рим Цилиндр из Al 1795 Пьезоэлек- трик 1,5 0,1 390 0,23
Станфорд Цилиндр из Al 800 сквид 4,2 IO-3 4800 2-ю-4
Группа из Луизианы вплотную подошла к охлаждению 5-тон-ной антенны; позднее эта антенна будет соединена со сверхпроводящим акселерометром со связанной массой (разд. 4.1.5), который в принципе может достичь I ~ 10“20 см. При 4,2 К они должны достичь чувствительности, лучшей чем I GPU.
Группа из Станфорда также почти готова приступить к охлаждению 4800-килограммовой болванки, использующей сверхпроводящий акселерометр с настраиваемой мембраной (разд. 4.1.5). В качестве первого шага они могут охладить антенну до 4,2 К и получить T3фф ~ IO-3, что даст очень хорошую чувствительность.
В Риме велась работа по созданию промежуточной 390-килограммовой криогенной антенны, снабженной датчиками из пьезоэлектрической керамики. Предыдущий эксперимент с 20-кило-граммовой антенной показал, что эта керамика хорошо ведет себя при низких температурах. Однако полевой усилитель, следующий за датчиком, ограничит T3фф в лучшем случае значением 0,1 К- Эта антенна была охлаждена до 4,2 К в июле 1977 г. и начала давать данные весной 1978 г.1).
Аналогичная антенна группы из Мэриленда, уже включенная в табл. 9.1, использует резонансный электростатический конденсатор в качестве датчика и также должна в ближайшее время начать выдавать данные.
1) Предварительные результаты этого эксперимента обсуждаются в работе [194]. — Прим. пере$.
376
Э. Амальди, Г. Пиццелла
Наконец, московская и рочестерская группы могут получить хорошую чувствительность путем использования антенн, основанных на другом принципе, который был впервые предложен Брагинским. Из уравнения (8.26) видно, что T3фф может быть сделана меньше за счет увеличения Q, если Tte не доминирует. Таким образом, в этом случае можно использовать меньшее значение Mf т. е. меньшее поперечное сечение агв. Московская группа планирует использовать монокристалл сапфира и параметрический датчик, основанный на применении высокочастотного сверхпроводящего электромагнитного резонатора. В данный момент они могут детектировать колебания болванки порядка 1,5* KH5 см, но эта чувствительность может быть повышена путем улучшения характеристик генератора накачки, используемого в параметрическом датчике. Рочестерская группа в настоящее время планирует использовать кристалл кремния и СКВИД в качестве датчика, измеряющего изменение магнитного потока, обусловленное вариациями конфигурации с очень большим градиентом потока (разд. 4.1.5).
Все эксперименты, перечисленные в табл. 9.2, при их надлежащей реализации должны разрешить раз и навсегда проблему, возникшую в результате наблюдений Вебера.
Перейдем теперь к проектам, имеющим целью выйти за пределы первоначальной задачи, заключающейся в выяснении вопроса, существуют ли гравитационные волны.
Таблица 9.3
Обзор продолжения в будущем современных экспериментов
Тип антенны Исследовательская группа Минимальный наблюдаемый поток, ограниченный квантовыми эффектами, GPU
Большая масса (5 т) M ~ 1 т, Q ~ IO8 Большая Q (около IO9) Луизиана — Рим — Станфорд Перт Мэриленд Москва Регина Рочестер Глазго МТИ Мюнхен CO S « I I I О OO
Лазерный интерферометр (100 Вт, ~ кГц) ~ 10-»
Эти эксперименты перечислены в табл. 9.3. Мы опять находим здесь объединение групп Луизиана — Рим — Станфорд с 5-тонными болванками, охлажденными до 3 мК. Предполагая, что может быть достигнута чувствительность, ограниченная
