Gravitációs hullámok. Vasúth Mátyás. Wigner FK, RMI MTA,

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Gravitációs hullámok. Vasúth Mátyás. Wigner FK, RMI MTA, 2015.05.11"

Andrea Tóthné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 Gravitációs hullámok Vasúth Mátyás Wigner FK, RMI MTA,

2 Bevezetés Gravitációs hullámok A hullámok mérése, kísérletek LIGO-Virgo kollaboráió Az Einstein-teleszkóp Gravitációshullám-csillagászat

Gravitációs hullámok Általános relativitáselmélet, a téridő görbültségét leíró Einstein-tenzort összekapcsolja az anyag mozgását megjelenítő energia-impulzus tenzorral Gravitációs

3 Gravitációs hullámok Általános relativitáselmélet, a téridő görbültségét leíró Einstein-tenzort összekapcsolja az anyag mozgását megjelenítő energia-impulzus tenzorral Gravitációs hullámok, a gravitációs hatás fénysebességgel tovaterjedő változásai, a téridő fodrozódásai Lineáris közelítés, a forrástól távol a hullámok a téridő geometriájának perturbációiként írhatók le

7,75 óra a = 1,95 10 6 km v max = 1,5 10-3 km/s d = 6,4 kpc A relativitáselmélet szerint

4 Gravitációs hullámok Valóban léteznek? PSR : neutroncsillagokból álló kettős 1974, az első pulzár kettős rendszerben T = 7,75 óra a = 1, km v max = 1, km/s d = 6,4 kpc A relativitáselmélet szerint a rendszer gravitációs hullámokat bocsát ki, a keringési idő csökken. A megfigyelések ezt 0,2% pontossággal igazolták Fizikai Nobel-díj 1993

5 Gravitációs hullámok Mértékrögzítés, kétféle polarizációs állapot Az árapályerők által okozott relatív hosszváltozások megfigyelése

6 Rezonáns detektorok Megfigyelések a 60-as évek végétől Tömeg: kg h ~ 10-21, 1 khz Fejlesztés: egymásba ágyazott rezonáló testek h ~ 10-23, 2-6 khz

LIGO Karhossz: 4 km - Tudományos mérések 2002

40 kg tükör, 10 200 W lézer - Felkészülés a

7 LIGO Karhossz: 4 km - Tudományos mérések L1 detektor beüzemelése: 2014 május kg tükör, W lézer - Felkészülés a megfigyelésekre, O ősz Hanford, WA Livingston, LA

borítása: LMA abszorpció: 0.3 0.5 ppm szóródás: 5 14 ppm - L1: 99.7 %, 7.

8 Advanced LIGO - A rendszer teljes újratervezése $205M NSF, $30M UK, Ausztrália, Németország - Power and signal recycling - Aktív szeizmikus izoláció - Automatic locking system - Tükrök borítása: LMA abszorpció: ppm szóródás: 5 14 ppm - L1: 99.7 %, 7.5h lock H1: 97%, 2h lock - 3. aligo, ami eredetileg Hanfordba készült Indiába települhet - Probléma: elektrosztatikus feltöltődés

VIRGO Karhossz: 3 km - Tudományos mérések 2004 2011-6800 m 3, 10-10 mbar

TB/detektor adat évenként - Szeizmikus izoláció (superattenuator) 10-9 -

9 VIRGO Karhossz: 3 km - Tudományos mérések m 3, mbar vákuum - 20 khz-es mintavételezési frekvencia, analízis 4/16 khz -en, 200 TB/detektor adat évenként - Szeizmikus izoláció (superattenuator) csillapítás (4 200 Hz) - Felújítás: 2015 őszig, első tudományos mérések: 2016, O2

10 Karhossz: 3 km - A MEXT támogatásával $156M + további $8M kérelem - Az első földalatti IFO, alacsony hőm. - 2 szint, fejlett szeizmikus izoláció - ikagra: , szobahőm. bkagra: , recycling - Tükrök: zafír, borítás: LMA - járatok: , vákuumcsövek: vákuumkamrák: 8K és 80K rétegek két kriosztát beüzemelve

.. 2Khz A kompakt kettősök, mint a gravitációs hullám obszervatóriumok jelentős

12 A hullámok forrásai - Szupernóva robbanás - Forgó neutroncsillagok - Sztochasztikus források - Összeolvadó kettős rendszerek Frekvencia 1Khz Khz 200Hz... 2Khz A kompakt kettősök, mint a gravitációs hullám obszervatóriumok jelentős forrásai, jól meghatározott hullámformával jellemezhetők fejlődésük korai és késői szakaszában (perturbatív leírás)

13 LV kollaboráció A gravitációs hullámdetektorok egy világméretű hálózataként a LIGO és Virgo detektorok együttműködésük keretében megosztják pl. a mérési adatokat, a feldolgozó eljárásokat és számítási erőforrásokat Koincidencia-mérések, hamis jelek kiszűrése Pontos helymeghatározás

Környezeti érzékelők, a vezérlő rendszer érzékelői 20

14 Adatgyűjtés h(t) meghatározása (online): az interferenciakép változása, a tükrökre ható erő mérése Környezeti érzékelők, a vezérlő rendszer érzékelői 20 khz-es mintavételezés (8 byte float), majd az adatok továbbítása (IN2P3, CNAF)

15 Adatelemzés hitelesített algoritmusok hullámforma-jóslatok generálása (néhány % eltérés, paramétertér nagy lehet) matched filtering azonos események összegyűjtése χ 2 teszt és további jel alapú szűrés többszörös egybeesés esetén további vizsgálatok, ellenőrzés,

16 Tervezett fejlesztések S.Hild 2012 CQG

18 3. gen. GH detektor 1 nagyságrenddel nagyobb érzékenység 1000x-es eseményszám Föld alatt alagút belső átmérője 5.5m, vastagság: 0.5m Karhosszúság: 10 km Új geometria MW-os lézer 200 kg-os tükrök

19 A helyszín kiválasztása

20 3. gen. GH detektor - Ütemterv A kezdési időpont több változó függvénye A megvalósítási tervek elkészülése A GH-ok első közvetlen megfigyelése, Hivatalos döntési mechanizmusok Helyszín kiválasztása Helyszín kiépítése 2021-ig Az első detektor megépítése 2026-ig Mérések a tervek szerint 50 éven keresztül Fontos frekvenciatartomány: Hz mikroszeizmikus helyi időjárás emberi zaj tevékenység

megfigyeléseken nyugszik Dinamikai folyamatok, nagy sűrűségű

21 Cél A hullámok közvetlen megfigyelése, majd elemzése A világegyetemről alkotott képünk a csillagászati/em megfigyeléseken nyugszik Dinamikai folyamatok, nagy sűrűségű területek megfigyelése Sötét anyag, sötét energia Az Univerzum korai állapota GH?

22 Gravitációshullám-csillagászat

23 Wigner Virgo csoport virgo.rmki.kfki.hu

Hasonló dokumentumok

AZ UNIVERZUM SUTTOGÁSA

AZ UNIVERZUM SUTTOGÁSA AVAGY MIT HALLANAK A GRAVITÁCIÓSHULLÁM-DETEKTOROK Vasúth Mátyás MTA Wigner FK A Magyar VIRGO csoport vezetője Wigner FK 2016.05.27. Gravitációs hullámok obszervatóriumok Einstein-teleszkóp