Başak girişim ölçer - Virgo interferometer

Başak deneyi
Logo-virgo.png
Member countries of the Virgo scientific collaboration.svg
  Kurucu üyeler
  Kazanılan üyeler
SloganKozmik fısıltıyı dinlemek
Oluşumu1993
TürUluslararası bilimsel işbirliği
AmaçYerçekimi dalgası tespit etme
MerkezAvrupa Yerçekimi Gözlemevi
yer
Koordinatlar43 ° 37′53 ″ K 10 ° 30′16″ D / 43.6313 ° K 10.5045 ° D / 43.6313; 10.5045Koordinatlar: 43 ° 37′53 ″ K 10 ° 30′16″ D / 43.6313 ° K 10.5045 ° D / 43.6313; 10.5045
Bölge
İtalya
AlanlarBasit Araştırma
Üyelik
CNRS (Fransa ), INFN (İtalya), NIKHEF (Hollanda), POLGRAW (Polonya), RMKI (Macaristan) ve İspanya
Sözcü
Giovanni Losurdo
BağlantılarLVC (LIGO Bilimsel İşbirliği ve Başak İşbirliği)
Bütçe
Yaklaşık on milyon euro yıl başına
Personel
320'den fazla kişi Başak deneyine katkıda bulunuyor
İnternet sitesiwww.virgo-gw.AB

Başak girişim ölçer büyük interferometre tespit etmek için tasarlanmış yerçekimi dalgaları tarafından tahmin edildi genel görelilik teorisi. Başak bir Michelson girişim ölçer dış parazitlerden izole edilmiş: aynaları ve enstrümantasyonu askıda ve lazer ışını bir vakum. Enstrümanın iki kolu üç kilometre uzun ve içinde bulunan Santo Stefano bir Macerata şehri yakınında Pisa, İtalya.

Başak burcu altı ülkeden laboratuvarların bilimsel işbirliğinin bir parçasıdır: İtalya, Fransa, Hollanda, Polonya, Macaristan ve İspanya. Başak'a benzer diğer interferometreler, ikisi de dahil olmak üzere yerçekimi dalgalarını tespit etmek için aynı amaca sahiptir. LIGO Birleşik Devletler'deki girişimölçerler ( Hanford Sitesi ve Livingston, Louisiana ). 2007'den beri Virgo ve LIGO, dedektörleri tarafından kaydedilen verileri paylaşmayı ve birlikte analiz etmeyi ve sonuçlarını ortaklaşa yayınlamayı kabul etti.[1] İnterferometrik dedektörler yönlü olmadığından (tüm gökyüzünü araştırırlar) ve zayıf, seyrek, tek seferlik olaylar olan sinyalleri aradıklarından, sinyal geçerliliğini doğrulamak ve sonuç çıkarmak için birden fazla cihazda bir yerçekimi dalgasının eşzamanlı tespiti gereklidir. kaynağının açısal yönü.

Girişim ölçer, Başak Kümesi yaklaşık 1.500 galaksiler içinde Başak takımyıldızı, yaklaşık 50 milyon ışık yılları dünyadan. Yerçekimsel dalgaların hiçbir karasal kaynağı, tespit edilebilir bir sinyal üretecek kadar güçlü olmadığından, Başak Evren. Dedektör ne kadar hassas olursa, yerçekimi dalgalarını o kadar fazla görebilir ve bu da potansiyel kaynakların sayısını artırır. Bu, Başak burcunun potansiyel olarak hassas olduğu şiddet fenomeni (bir kompakt İkili sistem, nötron yıldızları veya Kara delikler; süpernova patlama; vb.) enderdir: Başak ne kadar çok galaksi araştırırsa, tespit olasılığı o kadar artar.

Tarih

Başak projesi 1993 yılında Fransızlar tarafından onaylandı CNRS ve 1994'te İtalyan INFN, deneyin kökenindeki iki enstitü. Dedektörün yapımına 1996 yılında Cascina yakın site Pisa, İtalya.

Aralık 2000'de,[2] CNRS ve INFN, Avrupa Yerçekimi Gözlemevi (EGO konsorsiyumu), daha sonra Hollanda, Polonya, Macaristan ve ispanya. EGO, Başak bölgesinden, dedektörün inşasından, bakımından ve işletilmesinden ve ayrıca yükseltmelerinden sorumludur. EGO'nun amacı aynı zamanda araştırma ve çalışmaları teşvik etmektir. çekim Avrupa'da. Aralık 2015 itibariyle, 19 laboratuvar ve EGO Başak işbirliği üyeleriydi.[kaynak belirtilmeli ]

İlk Başak dedektörü

2000'li yıllarda Başak dedektörü inşa edildi, devreye alındı ​​ve çalıştırıldı. Enstrüman, yerçekimi dalgası sinyallerine karşı tasarım hassasiyetine ulaştı. Bu ilk çaba Başak teknik tasarım seçimlerini doğrulamak için kullanıldı; ve ayrıca dev interferometrelerin geniş bir frekans bandında yerçekimi dalgalarını tespit etmek için umut verici cihazlar olduğunu da gösterdi.[3][4] İlk Başak dedektörünün yapımı Haziran 2003'te tamamlandı[5] 2007 ve 2011 yılları arasında çeşitli veri alma dönemleri izlenmiştir.[6] Bu çalışmalardan bazıları, ikisi ile tesadüfen yapıldı. LIGO dedektörler. İlk Virgo dedektörü, dört bilim çalışması sırasında 2007'den 2011'e kadar bilimsel verileri kaydetti.[7] 2010 yılında Başak süspansiyon sisteminin büyük ölçüde yükseltilmesine izin vermek için birkaç aylık bir kapanma oldu: termal gürültüyü azaltmak için orijinal süspansiyon çelik telleri cam elyaflarla değiştirildi.[8] Bu son konfigürasyonla birkaç aylık veri alındıktan sonra, Advanced Virgo kurulumuna başlamak için ilk Virgo detektörü Eylül 2011'de kapatıldı.[9]


Gelişmiş Başak dedektörü

Başak burcunun yerçekimi dalgasının ilk doğrudan tespiti, GW170814.

Bununla birlikte, ilk Başak detektörü bu tür yerçekimi dalgalarını tespit edecek kadar hassas değildi. Bu nedenle, 2011 yılında hizmet dışı bırakıldı ve hassasiyetini 10 kat artırmayı hedefleyen Gelişmiş Başak dedektörü ile değiştirildi, bu da Evrenin 1000 kat daha büyük bir hacmini araştırmasına izin vererek yerçekimi dalgalarının tespitini daha olası hale getirdi.[kaynak belirtilmeli ] Orijinal detektör genellikle "ilk Başak" veya "orijinal Başak" olarak adlandırılır. Advanced Virgo dedektörü, ilk dedektörde kazanılan deneyimden ve yapıldığı günden bu yana teknolojik gelişmelerden yararlanmaktadır.

Advanced Virgo, Mayıs ve Haziran 2017'de ilk "mühendislik" gözlem dönemi için iki gelişmiş LIGO dedektörünü ("aLIGO") birleştirerek 2016 yılında devreye alma sürecini başlattı.[10] 14 Ağustos 2017 tarihinde, LIGO ve Başak bir sinyal tespit etti, GW170814 27 Eylül 2017'de rapor edildi. ikili kara delik birleşme hem LIGO hem de Virgo tarafından tespit edildi.[11]

Gelişmiş Başak, ilk Başak'tan 10 kat daha hassastır.[12] İleri Başak Teknik Tasarım Raporu VIR – 0128A – 12 2012'ye göre, gelişmiş Başak, Başak ile aynı vakum altyapısını dört ek kriyotkaplar ayna kulelerinden gelen artık parçacıkları yakalamak için her iki üç kilometre uzunluğundaki kolun her iki ucunda yer alır, ancak interferometrenin geri kalanı önemli ölçüde yükseltilmiştir. Yeni aynalar daha büyüktür (350 mm çapında, 40 kg ağırlığında) ve optik performansları iyileştirilmiştir.[13] İnterferometreyi kontrol etmek için kullanılan kritik optik elemanlar, asılı tezgahlarda vakum altındadır. Düzeltmek için bir uyarlanabilir optik sistemi kurulacaktı. ayna sapmaları yerinde.[13] Son Gelişmiş Başak konfigürasyonunda, lazer gücü 200 W olacaktır.

2017'de yeni dedektörün kurulumuyla Advanced Virgo için bir dönüm noktasına ulaşıldı. LIGO ile 2017'nin ikinci yarısında ilk ortak bilim çalışması, birkaç aylık bir devreye alma döneminin ardından başladı.

Başak tarafından yerçekimi dalgalarının ilk tespiti şu şekilde bilinir: GW170814 27 Eylül 2017'de İtalya'nın Torino kentinde bir G7 bilim toplantısı konferansında duyuruldu.[14][11]

Sadece birkaç gün sonra, GW170817 tarafından tespit edildi LIGO ve 17 Ağustos 2017'de Başak. GW, iki nötron yıldızları yaklaşıyor birbirlerine ve sonunda birleştirme ve yerçekimsel olmayan yöntemlerle doğrulanan ilk GW gözlemidir.

Daha fazla yükseltmeden sonra Başak, Nisan 2019'da "O3" gözlem çalışmasını başlattı, bir yıl sürmesi ve ardından başka yükseltmeler yapılması planlanıyor.[15]

Hedefler

Merkez binayı, Mod Temizleyici binayı, tam 3 km uzunluğundaki batı kolunu ve kuzey kolunun başlangıcını (sağda) gösteren Başak deneyinin yerinin havadan görünümü. Diğer binalar arasında ofisler, atölyeler, yerel bilgi işlem merkezi ve interferometre kontrol odası bulunmaktadır. Bu resim çekildiğinde proje yönetiminin ve kantinin bulunduğu bina henüz inşa edilmemişti.

Başak burcunun ilk amacı doğrudan gözlemlemektir. yerçekimi dalgaları basit bir tahmin Albert Einstein 's Genel görelilik.[16] Otuz yılı aşkın süredir yapılan çalışma ikili pulsar 1913 + 16, keşfi 1993 ile ödüllendirilen Nobel Fizik Ödülü, yerçekimi dalgalarının varlığına dair dolaylı kanıtlara yol açtı. Bu ikili pulsarın yörünge periyodunun zaman içinde gözlemlenen evrimi, sistemin kütleçekim dalgaları yayarak enerji kaybettiği hipoteziyle mükemmel bir uyum içindedir.[17] Dönme hareketi hızlanıyor (2004 yılında 7.75 saat olarak bildirilen periyodu yılda 76.5 mikrosaniye azalmaktadır) ve iki kompakt yıldız her yıl yaklaşık üç metre yaklaşmaktadır. Yaklaşık 300 milyon yıl içinde birleşmeleri gerekir. Ancak, yalnızca bu belirli kozmik çarpışmadan önceki son anlar, Başak gibi bir detektörde görülebilecek kadar güçlü yerçekimi dalgaları oluşturacaktır. İkili Pulsar B1913 + 16'nın evrimi için bu teorik senaryo, Başak ve LIGO gibi dev interferometrik dedektörlerin ana hedefi olan benzer bir sistemden yerçekimi dalgalarının doğrudan tespiti ile doğrulanacaktır.

Uzun vadeli hedef, yerçekimi dalgalarını keşfetme birincil amacını gerçekleştirdikten sonra, Evreni mevcut teleskop ve dedektörlerden farklı ve tamamlayıcı bir bakış açısıyla gözlemleyerek yeni bir astronomi dalının doğuşunun bir parçası olmayı hedefliyor. Yerçekimi dalgalarının getirdiği bilgiler, elektromanyetik spektrum çalışmasıyla sağlananlara eklenecektir (mikrodalgalar, Radyo dalgaları, kızılötesi, görünür spektrum, ultraviyole, X ışınları ve Gama ışınları ), nın-nin kozmik ışınlar ve nötrinolar. Bir yerçekimi dalgası algılamasını gökyüzündeki görünür ve yerel olaylarla ilişkilendirmek için, LIGO ve Başak işbirlikleri, bu ortaklara hızlı bir şekilde (birkaç gün veya birkaç saatlik zaman ölçeğinde) bilgi vermek için teleskop kullanan birçok ekip ile ikili anlaşmalar imzaladı. potansiyel bir yerçekimi dalgası sinyali gözlendi. Bu uyarılar, sinyalin gerçek olup olmadığı bilinmeden önce gönderilmelidir, çünkü kaynak (eğer gerçekse) yalnızca kısa bir süre boyunca görünür kalabilir.

Yerçekimi dalgasının interferometrik tespiti

Yerçekimi dalgasının optik boşluktaki etkisi

Genel görelilikte yerçekimi dalgası, boş zaman ışık hızında yayılan tedirginlik. Daha sonra uzay-zamanı biraz eğrilterek yerel olarak ışık yol. Matematiksel olarak konuşursak, eğer ... genlik (küçük olduğu varsayılır) gelen yerçekimi dalgası ve uzunluğu optik boşluk ışığın dolaşımda olduğu, değişim of Optik yol yerçekimi dalgasından dolayı aşağıdaki formülle verilmiştir:[18]

ile gelen yerçekimi dalgasının boşluk ve yayılma yönü arasındaki göreceli yönelimine bağlı olan geometrik bir faktördür.

Algılama prensibi

Başak gibi bir yerçekimi dalgası askıya alınmış interferometrik detektörün temel şeması (etiketler Fransızca'dır)

Başak bir Michelson girişim ölçer aynaları asılı olan. Bir lazer bir ile iki kirişe bölünmüştür Işın ayırıcı 45 derece eğik. İki ışın interferometrenin iki dikey kolunda yayılır, kolların ucunda bulunan aynalar tarafından yansıtılır ve ışın ayırıcı üzerinde yeniden birleşerek girişimler tarafından tespit edilen fotodiyot. Gelen bir yerçekimi dalgası, kollardaki lazer ışınlarının optik yolunu değiştirir ve bu, daha sonra fotodiyot tarafından kaydedilen girişim modelini değiştirir.

Potansiyel bir yerçekimi dalgası tarafından indüklenen sinyal bu nedenle interferometre çıktısında tespit edilen ışık yoğunluğu varyasyonlarına "gömülür".[19] Yine de, küresel olarak şu şekilde ifade edilen birkaç dış neden: gürültü, ses - girişim desenini sürekli ve önemli ölçüde değiştirin. Bunları kaldırmak veya hafifletmek için hiçbir şey yapılmazsa, beklenen fiziksel sinyaller gürültüye gömülür ve ardından tespit edilemez kalır. Başak gibi dedektörlerin tasarımı ve LIGO bu nedenle, ölçümü etkileyebilecek tüm gürültü kaynaklarının ayrıntılı bir envanterini gerektirir ve bunları mümkün olduğunca azaltmak için güçlü ve sürekli bir çabaya izin verir.[20][21] Veri alma periyotları sırasında, özel yazılım, interferometredeki gürültü seviyelerini gerçek zamanlı olarak izler ve en yüksek sesleri belirlemek ve azaltmak için derin çalışmalar yapılır. Bir detektörün "çok gürültülü" olduğu her dönem, veri analizinin dışında tutulur: bu ölü zamanların mümkün olduğunca azaltılması gerekir.

Dedektör hassasiyeti

Frekans bandındaki [10 Hz; 10 kHz], Ağustos 2011'de hesaplanmıştır"Başak Duyarlılık Eğrileri". 2011. Arşivlenen orijinal 1 Aralık 2015 tarihinde. Alındı 15 Aralık 2015.. Şekli tipiktir: ayna süspansiyon sarkaç modunun termal gürültüsü düşük frekansta baskınken, yüksek frekanstaki artış lazer atış gürültüsünden kaynaklanmaktadır. Bu iki frekans bandı arasında ve bu temel seslerin üst üste bindiği yerde, rezonanslar (örneğin askı teli keman modları) çeşitli enstrümantal seslerden gelen katkılar gibi (aralarında 50 Hz frekans Güç ızgarası ve Onun harmonikler ) hangisini sürekli olarak azaltmaya çalışıyor.

Virgo gibi bir dedektör, hassasiyeti, aletin algılayabileceği en küçük sinyal hakkında bilgi sağlayan bir liyakat figürü ile karakterize edilir - hassasiyet değeri ne kadar küçükse, dedektör o kadar iyidir. Hassasiyet şununla değişir: Sıklık her gürültünün kendi frekans aralığı olduğu için. Örneğin, gelişmiş Başak dedektörünün hassasiyetinin nihai olarak aşağıdakilerle sınırlı olacağı öngörülmektedir:[21]

  • sismik gürültü (kaynakları çok sayıda olan herhangi bir yer hareketi: Akdeniz'deki dalgalar, rüzgar, insan aktivitesi, örneğin gündüz trafiği, vb.) yaklaşık 10 Hertz'e (Hz) kadar düşük frekanslarda;
  • birkaç on Hz'den birkaç yüze kadar aynaların ve bunların askı tellerinin termal gürültüsü;
  • lazer Atış sesi birkaç yüzün üstünde Hz.

Başak, duyarlılığı birkaç Hz ile 10 kHz arasında değişen geniş bant detektörüdür. Matematiksel olarak konuşursak, duyarlılığı, güç spektrumu dedektör tarafından kaydedilen veriler kullanılarak gerçek zamanlı olarak hesaplanır. Karşıdaki eğri, 2011'den itibaren bir Başak genlik spektrum yoğunluğu (güç spektrumunun karekökü) örneğini göstermektedir. log-log ölçeği.

Duyarlılığı artırmak

Tek bir optik boşluk yerine bir interferometre kullanılması, dedektörün yerçekimi dalgalarına karşı hassasiyetini önemli ölçüde artırmaya izin verir.[22] Aslında, bir girişim ölçümüne dayanan bu konfigürasyonda, bazı deneysel seslerin katkıları büyük ölçüde azaltılır: tek boşluğun uzunluğu ile orantılı olmak yerine, bu durumda kollar arasındaki uzunluk farkına bağlıdırlar (dolayısıyla eşit kol uzunluğu gürültüyü iptal eder). Ek olarak, interferometre konfigürasyonu, düzlemdeki bir yerçekimi dalgasının neden olduğu diferansiyel etkiden yararlanır. enine yayılma yönüne göre: bir optik yolun uzunluğu miktarla değişir , aynı uzunluktaki dikey optik yol değişir (aynı büyüklükte ancak zıt işaret). Ve bir Michelson interferometrenin çıkış portundaki parazit, iki kol arasındaki uzunluk farkına bağlıdır: ölçülen etki bu nedenle basit bir boşluğa göre bir faktör 2 ile büyütülür.

Daha sonra, interferometrenin çeşitli aynalarının "dondurulması" gerekir: hareket ettiklerinde, optik boşluk uzunluğu değişir ve böylece enstrüman çıkış portunda okunan girişim sinyali de değişir. Bir referansa göre ayna konumları ve hizalanmaları gerçek zamanlı olarak doğru bir şekilde izlenir[23] a'nın onda birinden daha iyi bir hassasiyetle nanometre uzunluklar için;[21] birkaç nano düzeyinderadyan açılar için. Dedektör ne kadar hassas olursa, optimum çalışma noktası o kadar dardır.

Çeşitli aynaların serbestçe hareket ettiği ilk konfigürasyondan bu çalışma noktasına ulaşmak, kontrol sistemi meydan okuma.[24] İlk adımda, her bir ayna, artık hareketini azaltmak için yerel olarak kontrol edilir; daha sonra, genellikle uzun ve karmaşık olan otomatik bir adım dizisi, bir dizi bağımsız yerel kontrol arasından interferometreyi bir bütün olarak yönlendiren benzersiz bir global kontrole geçiş yapılmasına izin verir. Bu çalışma noktasına ulaşıldığında, gerçek zamanlı olarak okunan hata sinyalleri, interferometrenin gerçek durumu ile optimal durumu arasındaki sapmanın bir ölçümünü sağladığından, onu tutmak daha kolaydır. Ölçülen farklılıklardan, sistemi en iyi çalışma noktasına yaklaştırmak için çeşitli aynalara mekanik düzeltmeler uygulanır.

Yerçekimi dalgalarının interferometrik bir detektörünün optimal çalışma noktası, ışın ayırıcı üzerinde yeniden birleştirilen iki lazer ışınının yıkıcı bir şekilde karıştığı bir konfigürasyon olan "karanlık saçaktan" hafifçe ayrılmıştır: çıkış portunda neredeyse hiç ışık algılanmaz. Hesaplamalar, dedektör hassasiyetinin şu şekilde ölçeklendiğini göstermektedir:[21] , nerede kol boşluğu uzunluğu ve ışın ayırıcıdaki lazer gücü. İyileştirmek için bu iki miktar artırılmalıdır.

  • Virgo dedektörünün kolları bu nedenle 3 km uzunluğundadır.
  • Lazer optik yollarının uzunluğunu (50 faktör ile) daha da arttırmak için, kilometre kollarının girişine yüksek derecede yansıtıcı aynalar yerleştirilir. Fabry-Perot boşlukları.
  • Son olarak, interferometre koyu saçak üzerinde ayarlandığından ve kolların ucunda bulunan aynalar da oldukça yansıtıcı olduğundan, neredeyse tüm lazer gücü ışın ayırıcıdan lazer kaynağına geri gönderilir. Bu nedenle, ışığı geri dönüştürmek ve enstrümanın içinde depolamak için bu alana yüksek oranda yansıtıcı bir ayna yerleştirilmiştir.
Birinci nesil Başak dedektörünün optik konfigürasyonu. Şemalarda, çeşitli boşluklarda depolanan gücün büyüklüğü seviyesi okunabilir.

Enstrüman

Herhangi bir Başak aynası, vakum altında, sismik titreşimleri büyük ölçüde sönümleyen mekanik bir yapı tarafından desteklenir. Bir "Süperattenuator", bir üst platformdan sarkan, yere kenetlenmiş üç uzun esnek bacak tarafından desteklenen bir sarkaç zincirinden oluşur. ters sarkaç. Bu şekilde 10 Hz'nin üzerindeki sismik titreşimler 10'dan fazla azaltılır.12 zaman ve aynanın konumu çok dikkatli bir şekilde kontrol edilir.

Havadan bakıldığında Virgo dedektörü, 3 km uzunluğundaki iki dikey kolu ile karakteristik "L" şekline sahiptir. Kol "tünelleri", lazer ışınlarının altından geçtiği 120 cm çapında vakum borularına ev sahipliği yapar. ultra yüksek vakum. Işık ve gelen bir yerçekimi dalgası arasındaki etkileşimi artırmak için, her kola bir Fabry-Perot optik boşluğunun yanı sıra, lazer kaynağı ile ışın ayırıcı arasına alet girişinde "geri dönüşüm aynası" adı verilen bir ayna yerleştirilir.

Başak, 10 Hz'den 10.000 Hz'e kadar geniş bir frekans aralığında yerçekimi dalgalarına duyarlıdır. Dedektörün ana bileşenleri şunlardır:

  • lazer deneyin ışık kaynağıdır. Güçlü olmalı, ancak hem frekansta hem de genlikte son derece kararlı olmalıdır.[25] Bir şekilde zıt olan tüm bu spesifikasyonları karşılamak için, ışın çok düşük güçte, ancak çok kararlı bir lazerden başlar.[26] Bu lazerden gelen ışık, gücünü 100 faktör artıran birkaç amplifikatörden geçer. "Virgo +" adı verilen ilk Başak detektörünün son konfigürasyonu için 50 W çıkış gücü elde edilirken, Advanced Virgo'nun son konfigürasyonunda, lazer 200 W sağlayacaktır.[13] Tutulan çözüm, sistemin sağlamlığını artırmak için, aynı zamanda fiberden yapılmış bir amplifikasyon aşamasına sahip tamamen fiberleştirilmiş bir lazere sahip olmaktır. Bu lazer, interferometreye ek gürültü enjekte etmemek ve dolayısıyla yerçekimi dalgası sinyaline duyarlılığı artırmak için genlik, frekans ve konumda aktif olarak stabilize edilir.
  • Geniş aynalar Kol boşluklarının% 50'si, interferometrenin en kritik optiğidir. Bu aynalar her bir kolda yankılanan bir optik boşluk oluşturur ve 3 km'lik kollarda depolanan ışığın gücünü artırmaya izin verir. Bu kurulum sayesinde, ışık ile yerçekimi dalgası sinyali arasındaki etkileşim süresi önemli ölçüde artar. Bu aynalar, en son teknolojilerden yapılmış standart olmayan parçalardır. 35 cm çapında ve 20 cm kalınlığında silindirlerdir,[13] en saftan yapılmış bardak dünyada.[27] Işığı dağıtmamak (ve dolayısıyla kaybetmemek) için aynalar atomik seviyede parlatılmıştır.[28] Son olarak, yansıtıcı bir kaplama (a Bragg reflektör ile yapılan iyon ışını püskürtme veya IBS) eklenir. Kolların ucunda bulunan aynalar gelen tüm ışığı yansıtır; Her yansımada ışığın% 0,002'sinden azı kaybolur.[29]
  • Azaltmak için sismik gürültü Aynalara kadar yayılabilen, onları sallayabilen ve dolayısıyla potansiyel yerçekimi dalgası sinyallerini engelleyebilen büyük aynalar, karmaşık bir sistem tarafından askıya alınır. Tüm ana aynalar, silikadan yapılmış dört ince elyafla asılır.[30] (dolayısıyla camdan) bir dizi zayıflatıcıya tutturulmuştur. 'Süper yavaşlatıcı' olarak adlandırılan bu süspansiyon zinciri, 10 metreye yakın yükseklikte ve aynı zamanda vakum altındadır.[31] Güçlendiriciler sadece aynalar üzerindeki rahatsızlıkları sınırlamakla kalmaz, aynı zamanda ayna pozisyonunun ve yönünün hassas bir şekilde yönlendirilmesine de izin verir. Lazer ışınını şekillendirmek için kullanılan enjeksiyon optiğinin yerleştirildiği optik tabla, örneğin ışık algılama için kullanılan banklar da sismik ve akustik sesleri sınırlandırmak için askıda ve vakum altındadır. Gelişmiş Başak burcu için, yerçekimi dalgaları sinyallerini tespit etmek ve interferometreyi (fotodiyotlar, kameralar ve ilgili elektronik cihazlar) yönlendirmek için kullanılan tüm enstrümantasyon, ayrıca birkaç asılı tezgah üzerine ve vakum altında kurulur. Bu seçim ve vakum boruları içindeki ışık tuzaklarının (bölme olarak adlandırılır) kullanılması, yayılan ışıktan gelen sahte yansımalar nedeniyle kalan sismik gürültünün karanlık port sinyallerine yeniden girmesini önler.
  • Başak en büyüğüdür ultra yüksek vakum toplam 6.800 metreküp hacme sahip Avrupa'da kurulum.[32] İki adet 3 km'lik kol, 1.2 m çapında uzun bir borudan yapılmıştır ve kalan basıncın yaklaşık bir milyarın binde biri kadardır. atmosfer. Böylece artık hava molekülleri lazer ışınlarının yolunu bozmaz. Büyük sürgülü vana Aynalı vakum kulelerinde kol ultra yüksek vakum kırılmadan çalışma yapılabilmesi için kolların her iki ucunda yer almaktadır. Nitekim, Başak'ın her iki kolu da 2008'den beri vakum altında tutulmaktadır.[33]

Fotoğraf Galerisi

  • Başak sitesine genel bakış.

  • Başak dedektörünün havadan görünümü.

  • Başak kuzey kolunun başlangıcı; ön planda sağda, merkez bina.

  • 3 km uzunluğundaki Başak kuzey kolunun görünümü.

  • Ön planda dedektör kontrol odasını ve yerel bilgisayar merkezini barındıran bina ile Başak bölgesi.

  • Lazer ve ışın ayırıcı aynayı barındıran Başak merkez binası.

  • 3 km uzunluğundaki Başak batı kolunun görünümü (sağ boru). Soldaki 150 m uzunluğundaki tüp, lazer ışınını uzamsal olarak filtrelemek için kullanılan mod temizleyici boşluğa ev sahipliği yapıyor.

Referanslar

  1. ^ "LIGO-M060038-v2: VIRGO ve LIGO Arasında Mutabakat Muhtırası". LIGO. 2014. Alındı 2016-02-13.
  2. ^ "Communique de presse - Le CNRS signe l'accord franco-italien de création du consortium EGO European Gravitational Observatory". Cnrs.fr. Arşivlenen orijinal 2016-03-05 tarihinde. Alındı 2016-02-11.
  3. ^ Riles, K. (2013). "Yerçekimi Dalgaları: Kaynaklar, Dedektörler ve Aramalar". Parçacık ve Nükleer Fizikte İlerleme. 68: 1–54. arXiv:1209.0667. Bibcode:2013 PRPNP..68 .... 1R. doi:10.1016 / j.ppnp.2012.08.001. S2CID  56407863.
  4. ^ B.S. Sathyaprakash ve Bernard F. Schutz (2009). "Yerçekimi Dalgaları ile Fizik, Astrofizik ve Kozmoloji". Görelilikte Yaşayan Yorumlar. 12 (1): 2. doi:10.12942 / lrr-2009-2. PMC  5255530. PMID  28163611. Arşivlenen orijinal 2016-03-04 tarihinde. Alındı 2016-02-11.
  5. ^ "Ondes gravitationnelles Inauguration du détecteur franco-italien VIRGO - Communiqués and dossiers de presse". Cnrs.fr. Alındı 2016-02-11.
  6. ^ "Ondes gravitasyonelleri: Başak burçları ve sömürü biliminin aşaması - Tebliğler ve basın dosyaları". Cnrs.fr. Alındı 2016-02-11.
  7. ^ Accadia, T .; Acernese, F .; Alshourbagy, M .; Amico, P .; Antonucci, F .; Aoudia, S .; Arnaud, N .; Arnault, C .; Arun, K. G .; Astone, P .; Avino, S .; Babusci, D .; Ballardin, G .; Barone, F .; Barrand, G .; Barsotti, L .; Barsuglia, M .; Basti, A .; Bauer, Th S .; Beauville, F .; Bebronne, M .; Bejger, M .; Beker, M. G .; Bellachia, F .; Belletoile, A .; Beney, J. L .; Bernardini, M .; Bigotta, S .; Bilhaut, R .; et al. (2012-03-29). "Başak: yerçekimi dalgalarını tespit etmek için bir lazer interferometre - IOPscience". Enstrümantasyon Dergisi. 7 (3): P03012. Bibcode:2012JInst ... 7.3012A. doi:10.1088 / 1748-0221 / 7/03 / P03012.
  8. ^ Marzia Colombini. Başak + yerçekimi dalgası interferometresinin monolitik süspansiyonlarındaki termal gürültü sorunu. hdl:10805/1797.
  9. ^ Başak İşbirliği (2011). "Başak projesinin durumu" (PDF). Klasik ve Kuantum Yerçekimi. 28 (11): 114002. Bibcode:2011CQGra..28k4002A. doi:10.1088/0264-9381/28/11/114002.
  10. ^ Nicolas Arnaud: Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak dedektörlerinin durumu
  11. ^ a b İkili bir kara delik birleşmesinden kaynaklanan yerçekimi dalgalarının üç detektörlü bir gözlemi, 27 Eylül 2017 tarihinde alındı
  12. ^ Acernese, F .; Agathos, M .; Agatsuma, K .; Aisa, D .; Allemandou, N .; Allocca, A .; Amarni, J .; Astone, P .; Balestri, G .; Ballardin, G .; Barone, F .; Baronick, J-P; Barsuglia, M .; Basti, A .; Basti, F .; Bauer, Th S .; Bavigadda, V .; Bejger, M .; Beker, M. G .; Belczynski, C .; Bersanetti, D .; Bertolini, A .; Bitossi, M .; Bizouard, M. A .; Bloemen, S .; Blom, M .; Boer, M .; Bogaert, G .; Bondi, D .; et al. (2015). "Gelişmiş Başak: ikinci nesil interferometrik yerçekimi dalgası dedektörü - IOPscience". Klasik ve Kuantum Yerçekimi. 32 (2): 024001. arXiv:1408.3978. Bibcode:2015CQGra..32b4001A. doi:10.1088/0264-9381/32/2/024001. S2CID  20640558.
  13. ^ a b c d Başak İşbirliği'nin birçok yazarı (13 Nisan 2012). Gelişmiş Başak Teknik Tasarım Raporu VIR – 0128A – 12 (PDF).
  14. ^ "Avrupa dedektörü ilk yerçekimi dalgasını tespit etti". 27 Eylül 2017. Alındı 27 Eylül 2017.
  15. ^ Diego Bersanetti: Başak yerçekimi dalgası dedektörünün ve O3 Gözlem Çalıştırmasının durumu, EPS-HEP2019
  16. ^ Einstein, A (Haziran 1916). "Näherungsweise Entegrasyonu der Feldgleichungen der Gravitation". Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin. bölüm 1: 688–696.
  17. ^ J.M. Weisberg ve J.H. Taylor (2004). "Göreli İkili Pulsar B1913 + 16: Otuz Yıllık Gözlemler ve Analiz". ASP Konferans Serisi. 328: 25. arXiv:astro-ph / 0407149. Bibcode:2005ASPC..328 ... 25W.
  18. ^ Başak İşbirliği (2006). VIRGO fizik kitabı Cilt. II.[kalıcı ölü bağlantı ]
  19. ^ Patrice Merhaba (1996). İnterferometrik yerçekimi dalgası dedektörlerinde kaplinler (PDF).
  20. ^ Robinet, F .; et al. (2010). "İkinci Başak Bilim Koşusu'nda yerçekimsel dalga patlamalarındaki veri kalitesi ve ilham verici aramalar". Sınıf. Kuantum Gravür. 27 (19): 194012. Bibcode:2010CQGra..27s4012R. doi:10.1088/0264-9381/27/19/194012.
  21. ^ a b c d G. Vajente (2008). Başak yerçekimi dalgası interferometresi için hassasiyet ve gürültü kaynaklarının analizi (PDF).
  22. ^ P. Hello (Eylül 1997). "Yerçekimi desantasyonu. Ecole thématique. Ecole Joliot Curie" Structure nucléaire: un nouvel horizon ", Maubuisson". Memsic.ccsd.cnrs.fr. Alındı 2016-02-11.
  23. ^ T. Accadia; et al. (2012). "Başak: yerçekimi dalgalarını tespit etmek için bir lazer interferometre". Enstrümantasyon Dergisi. 7 (3): P03012. Bibcode:2012JInst ... 7.3012A. doi:10.1088 / 1748-0221 / 7/03 / P03012.
  24. ^ Accadia, T .; Acernese, F .; Antonucci, F .; et al. (2011). "İkinci bilim çalışması sırasında Başak interferometre boylamasına kontrol sisteminin performansı". Astropartikül Fiziği. 34 (7): 521–527. Bibcode:2011APh .... 34..521A. doi:10.1016 / j.astropartphys.2010.11.006. ISSN  0927-6505.
  25. ^ F. Bondu; et al. (1996). "VIRGO deneyi için ultra yüksek spektral saflıkta lazer". Optik Harfler. 21 (8): 582–4. Bibcode:1996OptL ... 21..582B. doi:10.1364 / OL.21.000582. PMID  19876090.
  26. ^ F. Bondu; et al. (2002). "VIRGO enjeksiyon sistemi" (PDF). Klasik ve Kuantum Yerçekimi. 19 (7): 1829–1833. Bibcode:2002CQGra..19.1829B. doi:10.1088/0264-9381/19/7/381.
  27. ^ J. Degallaix (2015). "Silikon, yarının test kitle substratı mı?" (PDF). Yerçekimi Dalgası Astronomisi için Sonraki Dedektörler. Arşivlenen orijinal (PDF) 2015-12-08 tarihinde. Alındı 2015-12-16.
  28. ^ R. Bonnand (2012). Gelişmiş Başak Yerçekimi Dalga Dedektörü / Aynaların optik tasarımı ve geliştirilmesi üzerine çalışma.
  29. ^ R Flaminio; et al. (2010). "Yerçekimi dalgası dedektörlerinde ayna termal gürültüsünün azaltılması açısından mekanik ve optik kayıpların kaplanması üzerine bir çalışma" (PDF). Klasik ve Kuantum Yerçekimi. 27 (8): 084030. Bibcode:2010CQGra..27h4030F. doi:10.1088/0264-9381/27/8/084030.
  30. ^ M. Lorenzini ve Başak İşbirliği (2010). "Başak interferometresi için monolitik süspansiyon". Klasik ve Kuantum Yerçekimi. 27 (8): 084021. Bibcode:2010CQGra..27h4021L. doi:10.1088/0264-9381/27/8/084021.
  31. ^ S. Braccini; et al. (2005). "VIRGO Superattenuator'ın sismik zayıflatma performansının ölçülmesi". Astropartikül Fiziği. 64 (23): 310–313. Bibcode:1993RScI ... 64..310B. doi:10.1063/1.1144249.
  32. ^ "Ultra yüksek vakum teknolojisi". Ego-gw.it. Alındı 2015-12-02.
  33. ^ Başak vakum grup lideri Carlo Bradaschia'dan özel iletişim (2015).

Dış bağlantılar