Атомные часы с оптической решеткой станут чувствительным элементом детектора гравитационных волн
Обнаружение гравитационных волн, источником которых являлось столкновение двух небольших черных дыр, выполненное при помощи наземной гравитационной обсерватории LIGO, подстегнуло энтузиазм ученых к разработке новых сверхвысокочувствительных гравитационных детекторов. Наземные гравитационные обсерватории, как правило, используют датчики, разнесенные на значительное расстояние, это позволяет зарегистрировать при их помощи искривления пространственно-временного континуума, амплитудой, сопоставимой с размером атома. Однако, такие датчики подвержены воздействию шумов и помех, некоторые из которых имеют низкую частоту, приближенную к частоте искомых гравитационных волн, и очистка полученных сигналов от таких шумов является весьма и весьма сложным занятием.
Для решения данной проблемы исследователи из Центра астрофизики Гарварда-Смитсона (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA) разработали концепт космического датчика гравитационных волн, который состоит из двух спутников, связанных друг с другом только лучом света высокостабильного лазера. В недрах каждого из этих спутников находятся атомные часы на базе оптической решетки, которые выступают в роли измерителя частоты лазерного света. Сверхвысокоточная синхронизация хода этих часов позволит при их помощи регистрировать последствия Допплеровского эффекта, возникшего в момент прохождения гравитационных волн.
А точность таких измерений конкурентноспособна или превышает точность других подобных космических датчиков.
Принцип работы оптических атомных часов, основанный на использовании некоторых особенностей строения атомов, позволит измерять низкочастотные гравитационные волны, частота которых лежит в диапазоне от 3 до 10 Гц, обеспечивая максимальную чувствительность в указанном диапазоне. И, в отличие от проектов других интерферометров космического базирования, проект, предложенный специалистами CfA, требует использования двух спутников, которые можно интегрировать в единую систему вместе с наземными средствами.
В пользу реальности данного проекта говорит тот факт, что центр CfA давно уже известен, как разработчик и изготовитель некоторых самых высокоточных устройств во всем мире. В число разработок специалистов центра входит водородный квантовый генератор для часов, используемых НАСА для отслеживания местоположения спутников, лазерные частотные гребенки, при помощи которых производятся высокоточные измерения перемещений звезд и других космических объектов при помощи технологии интерферометрии с длинной базой.
Первоисточник
Комментарии
У часов спутниковой системы GPS давно обнаруживаются непрогнозируемые девиации частоты. Пора уже взять это на вооружение для поиска гравитационынх волн.
Смущает только небольшой диапазон рабочих частот. Его бы расширить раз в 20 в обе стороны...
Наверняка есть и сверхнизкочатстотные гравитационные волны с частотами сотые доли герца. Они тоже останутся не пойманными.
Тут важна синхронность.
Помню из публикаций, что на Луне установлена призма для проведения лазерной локации, почему бы этот канал не использовать?
Прохождение фронта гравитационной волны, скорее всего вызывает в пространстве другие возмущения среды "шумового" характера - вторичные колебания, более высокочастотного диапазона (десятков Герц), которые, собственно говоря и регистрируются. Т.е. гравитация изучается по "следам", которые она оставляет.
Луна пока не годится - локация не устойчива - регистрируется только часть импульсов лазера из серии.
Вы считаете, что диапазон длинных и средних волн недоступен для антенны транзисторного приемника длиной 5 см?
Я, как радиоинженер, не предствляю себе "волны" частотой ) 0,01 Гц.
Это процесс, повторяющийся раз в 100 секунд, который генерит волну соответствующей длины, "принять" которую можно только опосредованно - через процесс, на который эта волна оказывает влияние - параметр g в наших условиях.
Напрасно.
Приливы повторяются с частотой примерно 11 микрогерц.
Солнцестояние имеет период около года для Земли и гораздо длиннее для внешних планет.
А радио тут вообще не при делах.
Для меня это однозначно связанные понятия, следовательно равноценные.
Впрочем, вы можете и периодичность цветения садов в микрогерцах измерять - я удивлюсь, но пойму и пересчитаю в привычный год. А вот девушке лучше так не говорите...
Один квадратный сантиметр двойного электрического слоя имеет емкость около 20 микрофарад, поэтому, емкость ДЭС аккумулятора составляет десятки и сотни фарад.
Для импедансных измерений такой емкости требуется сверхнизкие частоты, так как омическое сопротивление в схеме замещения составляет единицы миллиОм.
Чтобы их разделить, требуется провести импедансные измерения в диапазоне частот при которых реактивная и активная составляющая импеданса равны (угол сдвига фаз 45 градусов) плюс минус порядок для каждого RC элемента схемы замещения. В схеме замещения аккумулятора несколько последовательных и параллельных RC-цепей и все требуют экспериментального определения. Поэтому диапазон частот требуется большим и с запасом.